CN1701236A - 电场传感器及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电场传感器，包括：光源(1)；光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从光源入射的光的偏振状态和发射该光；和检测器(9，17，19，21)，根据从光电晶体发射的光的偏振状态的变化检测电信号。另外，该电场传感器包括：基于被测量信号向光电晶体(7)施加电场的信号电极(11)；与该信号电极(11)形成一对的相对电极(12)；和电连接到该相对电极(12)并与地形成电容的辅助电极(61)。

Description

电场传感器及其调节方法

技术领域

本发明涉及一种电场传感器和调节该电场传感器的方法，该电场传感器向加上被测量电场的光电(Electro Optic)晶体(下面称为“EO晶体”)照射激光并通过检测该激光测量施加的电场的电场强度。

背景技术

利用EO效应的电场传感器使光束入射到施加了交流电场的EO晶体上，使得偏振分光器(Polarizing Beam Splitter，下面称为“PBS”)将从EO晶体发射的光分离成S偏振光与P偏振光，并使得两个光检测器(Photo Detector，下面称为PD)独立地检测各个偏振光。差动放大器检测各偏振光的强度之差。

该光束入射到PBS之前，期望该光束是圆偏振光。以下列举圆偏振光时的主要优点。

(1)光束的强度调制度最大，有助于高灵敏度检测差动信号。基于差动信号的检测，可将PD的输出信号的振幅放大到2倍。

(2)基于差动信号的检测，可降低光束的强度噪声，这有助于差动信号的高灵敏度检测。

(3)基于差动信号的检测，可以补偿该信号的直流分量，这有助于减小信号处理电路的负载。

图1是常规电场传感器的动作说明图。

从光源1发射的光束3透过1/4波长板(Quarter Wave Plate，下面称为QWP)5与EO晶体7之后，入射到PBS9。QWP 5调节光束3的偏振状态，以在该光束入射到PBS9之前该偏振光变为圆偏振光。对应于交流的被测定信号15的交流电场经信号电极11和接地电极13加到EO晶体7。根据该电场，光束3在EO晶体7内以偏振方式进行调制。该调制光被PBS9分离成S和P偏振光分量。此时，每个偏振光分量变换成强度调制光。强度调制的S和P偏振光分量彼此反相变化并且PD17和19接收该输出光。差动放大器21检测差动信号，从而可得到更高灵敏度的输出信号22。

图2(a)至2(f)是表示入射到PBS9的光束的偏振状态和与其对应的电信号之间的关系图。

如在图2(a)中所示的，当入射到PBS9的光束的偏振状态保持为圆偏振光时，由PBS9分离该光束得到的S和P偏振光分量的强度是相等的。

如图2(b)所示，当入射到PBS9的光束的偏振状态保持为圆偏振光时，使用0.5Vmax(Vmax为对应于全光量的PD的输出电压)为基准值，PD17和19输出的电信号变为对应于被测定信号(此时为正弦波)的信号。这些信号彼此反相变化。每个信号的最大振幅设为A。

如图2(c)所示，当入射到PBS9的光束的偏振状态保持为圆偏振光时，则差动放大器21的输出信号的最大振幅变为2A，并且抵消直流分量。在这种情况下，大地降低包含在PD17和19的输出信号中的光强度噪声。

上述技术例如在日本专利申请公开2003-98205号公报和2001-324525中公开了。

但是，如图2(d)所示，当入射到PBS9的光束未保持圆偏振光而是椭圆偏振光，则在由PBS9分离该光束得到的S和P偏振光分量的强度中产生失衡。这主要是由于温度变化引起的。

如图2(e)所示，当入射到PBS9的光束是椭圆偏振光，则在PD17和19的输出电信号的直流分量中产生失衡(Vs≠Vp，并且，Vs+Vp＝Vmax)。与图2(b)的状态相比，信号振幅rA变小(rA，0≤r＜1)。

如图2(f)所示，当入射到PBS9的光束是椭圆偏振光时，则差动放大器21的输出电信号中保留直流分量(Vp-Vs)。振幅变为2rA，比图2(c)所示的振幅小。在这种情况下，不能充分地降低包含于PD17和19的输出信号中包含的光强度噪声。

当存在温度变化时，在光束入射到PBS9之前难以始终保持偏振状态为圆偏振光。

如上所述，因为电场传感器中该光束变化成椭圆偏振光，所以产生以下缺点。

(1)因为光束的强度调制度下降，所以作为传感器的灵敏度下降。

(2)在S和P偏振光分量的平均强度中产生失衡。不能通过检测差动信号来充分地降低激光强度噪声。因此，作为该传感器的灵敏度下降。

(3)不能通过检测差动信号充分地降低信号的直流分量。

下面说明上述电场传感器中的不希望的反射光。

图3是表示与图1类似的电场传感器构成的图，尤其是着眼于基于偏振状态的反射光的图。图3中，省略了电极11、13。

在电场传感器101中，从激光光源1发出P偏振光108，该P偏振光108由QWP5变换成圆偏振光109。

EO晶体7以偏振方式调制该圆偏振光109，PBS 9分离偏振调制的光成为P偏振光(分量)110与S偏振光(分量)111。PD19接收P偏振光110，并变换成电信号。另一方面，PD17接收S偏振光111，并变换成电言号。图1所示的差动放大器22等差动放大这些电信号。根据差动放大的结果测量电场。

在以下的说明中，将上述EO晶体7、PBS9、PD17和19统称为反射部件107。为了方便起见，后面描述该反射部件107的细节。

图4是说明上述电场传感器101中应解决的课题用的图。

如上所述，在电场传感器101中圆偏振光入射到EO晶体7。构成该反射部件、包含EO晶体7的各设备反射入射的光。该反射光变为反射返回光112，该反射返回光由QWP5变换成S偏振光113。当该反射返回光(S偏振光)113反向入射到激光光源1时，这可能影响电场传感器101的测量精度。

反射光可在PD的光接收表面上容易地产生，而不是在提到的EO晶体端面产生。当在该PD的光接收表面上的反射光也反向入射到激光光源1，这也可能影响电场传感器101的测量精度。

上述电场传感器也加在如图5所示的通过人体传送的电信号的电极和图6所示的被测量器件(Device Under Test，下面称为DUT)中的电信号的电极(参照日本专利申请公开2000-171488号)。

如图5所示，接收电极RP接触人体100的被测量点。当从信号源Sin经发送用电极SP和人体100向接收电极RP输入电信号时，利用导线连接接收电极RP的电场传感器内的信号电极11具有与被测量点相同的电位。

如图6所示，金属针MN接触DUT201的被测量点。当从信号源Sin经DUT201向金属针MN输入电信号时，利用导线LD连接金属针MN的电场传感器内的信号电极11具有与被测量点相同的电位。

之后的动作与在图5和图6的情况下相同，首先，在信号电极11与地之间产生电场。此时的电力线的一部分通过EO晶体7，所以在EO晶体7内产生电场，如图5和图6所示。

当在EO晶体7内产生电场时，根据该电场，在EO晶体7中产生双折射率的变化。当从光源1直接地或经过QWP5向双折射率变化的EO晶体7入射圆偏振光时，从EO晶体7输出椭圆偏振光。椭圆偏振光从两个反射镜14a、14b反射，并且该反射光入射到PBS9。该PBS9分离该光成为两个线性偏振光(S和P偏振光)。两个PD17、19检测该S和P偏振光。与该偏振光各自的强度成正比的电信号输入到差动放大器21。从该差动放大器21输出的电信号与EO晶体7内的电场幅度成正比。因此，通过测量差动放大器21的输出电信号可检测EO晶体7内的电场幅度。EO晶体7内的电场幅度与人体100或DUT201的被测量点的电位成正比。因此，通过检测该差动放大器21的输出电信号可检测被测量点的电位。

但是，如图5和图6所示的，根据常规的电场传感器，从信号电极11产生的电力线仅少部分通过EO晶体7。因此，EO晶体7内的电场幅度小。因此，不能充分地调制来自光源1的光束的偏振状态。结果，不能得到电场传感器的高灵敏度。

发明内容

因此，本发明鉴于上述问题已经实现了。本发明的目的在于提供一种可补偿由于自然双折射率引起的光电晶体的灵敏度降低的电场传感器和调节该电场传感器的方法。

本发明的另一目的在于提供一种可防止反射返回光入射到激光光源的电场传感器。

本发明的再一目的在于提供一种通过提高光电晶体内的电场幅度可得到高灵敏度的电场传感器。

为了实现上述目的，根据的发明的第一方案，提供一种电场传感器，包括光源；光电晶体，基于被测量信号在该光电晶体射上施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率使从所述光源入射的光的偏振状态变化并且发射该光；检测器，根据从所述光电晶体发射的光的所述偏振状态变化检测电信号；第一电极，接近所述光电晶体设置并基于所述被测量信号向所述光电晶体施加电场；第二电极，接近所述光电晶体设置，从而与所述第一电极构成对；和辅助电极，电连接到所述第二电极上并与地形成电容。

根据本发明的第二方案，提供根据本发明的第一方案的电场传感器，其中所述辅助电极的表面积比所述第一电极和所述第二电极的表面积大。

根据本发明的第三方案，提供根据本发明的第二方案的电场传感器，其中所述辅助电极的形状为棒状、板状和球状之一。

根据本发明的第四方案，提供根据本发明的第一方案的电场传感器，其中所述辅助电极与所述第二电极的距离比所述第一电极与所述第二电极之间的距离长。

根据本发明的第五方案，提供根据本发明的第一方案的电场传感器，该电场传感器还包括距离变更装置，通过移动所述辅助电极改变所述辅助电极与所述第二电极之间的距离。

根据本发明的第六方案，提供根据本发明的第五方案的电场传感器，该电场传感器还包括控制装置，当所述距离变更装置使所述辅助电极离开所述第二电极一个预定距离或以上时，控制所述检测器动作。

根据本发明的第七方案，提供根据本发明的第一方案的电场传感器，其中所述辅助电极是与构成所述检测器的电路和驱动所述光源的电路绝缘的。

为了实现上述目的，根据本发明的第八方案，提供一种电场传感器，包括：分别将P偏振光和S偏振光变换成圆偏振光的1/4波长板；光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化来自所述1/4波长板的所述圆偏振光的偏振状态和发射该光；检测器，根据从所述光电晶体发射的光的所述偏振状态变化检测电信号；和反射光分离装置，位于所述1/4波长板的前段，将入射的P偏振光或S偏振光引导到所述1/4波长板，并通过所述1/4波长板将从所述光电晶体返回的圆偏振光变换得到的S偏振光或P偏振光引导到与所述入射的P偏振光或S偏振光的入射方向不同的方向上。

根据本发明的第九方案，提供根据本发明的第八方案的电场传感器，其中所述反射光分离装置是偏振光板、偏振分光器、格兰-汤姆森棱镜或渥拉斯顿棱镜的任一个。

根据本发明的第十方案，提供根据本发明的第九方案的电场传感器，其中所述反射光分离装置是透过P偏振光并反射S偏振光的偏振分光器。

根据本发明的第十一方案，提供根据本发明的第八方案的电场传感器，还包括光源，位于所述反射光分离装置的前段并发射P偏振光和S偏振光之一。

为了实现上述目的，根据本发明的第十二方案，提供一种电场传感器，包括光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化并根据该双折射率变化入射的光的偏振状态和发射该光；偏振分光器，透过从所述光电晶体发射的、具有变化的偏振状态的光的P偏振光分量与S偏振光分量之一并反射另一个偏振光分量，由此将具有变化的偏振状态的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量；将所述P偏振光分量变换成圆偏振光的第一1/4波长板；将所述S偏振光分量变换成圆偏振光的第二1/4波长板；第一光检测器，将由所述第一1/4波长板变换成圆偏振光的所述P偏振光分量变换成电信号；和第二光检测器，将由所述第二1/4波长板变换成圆偏振光的所述S偏振光分量变换成电信号。

为了实现上述目的，根据本发明的第十三方案，提供一种电场传感器，包括：光源；光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从所述光源入射的光的偏振状态变化和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体施加电场的一对电极；检测器，将从该光电晶体发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之差的交流信号；和补偿装置，用于抵消由所述光电晶体具有的自然双折射性引起的、在未施加所述电场时从所述光源入射的光的偏振状态的变化。

根据本发明的第十四方案，提供根据本发明的第十三方案的电场传感器，其中入射到所述光电晶体的光是任选的偏振光，所述补偿装置包含：1/4波长板，其电气主轴与从所述光电晶体发射的椭圆偏振光的主轴一致，并且将该椭圆偏振光变换成线性偏振光；和半波长板，用于调节从所述1/4波长板发射的线性偏振光的偏振波面的角度，这是基于以下事实：当未施加所述电场、来自所述1/4波长板的线性偏振光的偏振波面与所述光电晶体的电气主轴之间形成的角度是45°-φo时，半波长板的电气主轴与所述光电晶体的电气主轴之间成的角度是n·45°-φo/2(其中n为整数)。

根据本发明的第十五方案，提供根据本发明的第十三方案的电场传感器，其中入射到所述光电晶体的光是其偏振波面与所述光电晶体的电气主轴形成角度45°的线性偏振光，所述补偿装置包含：1/4波长板，其电气主轴与所述光电晶体的电气主轴形成角度45°，并将从所述光电晶体发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光；和半波长板，用于调节从所述1/4波长板发射的线性偏振光的偏振波面的角度，这是基于以下事实：当未施加所述电场、从所述光电晶体发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，半波长板的电气主轴与所述光电晶体的电气主轴形成角度为n·45°-φo/2其中n为整数)。

根据本发明的第十六方案，提供根据本发明的第十三方案的电场传感器，其中入射到所述光电晶体的光是圆偏振光，所述补偿装置包含：1/4波长板，其电气主轴与所述光电晶体的电气主轴形成角度45°，并将从所述光电晶体发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光；和半波长板，用于调节从所述1/4波长板发射的线性偏振光的偏振波面的角度，这是基于以下事实：当未施加所述电场、从所述光电晶体发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，电气主轴与所述光电晶体的电气主轴形成角度n·45°-φo/2(其中n为整数)。

根据本发明的第十七方案，提供根据本发明的第十四至十六方案的任一个方案的电场传感器，其中根据φo＝2π/λ)(no-ne)L确定φo。

其中，no是所述光电晶体对正常光的折射率，

ne是所述光电晶体对异常光的折射率，

λ是光在真空中的波长，

L是所述光电晶体在光方向上的长度。

根据本发明的第十八方案，提供根据本发明的第十三方案的电场传感器，其中所述补偿装置包含：一对控制电极，基于控制信号向所述光电晶体施加电场；和控制信号生成装置，根据由所述检测器得到的所述交流信号生成所述控制信号，所述控制信号抵消在基于被测量信号未施加电场时从所述光源入射的光的偏振状态的变化。

根据本发明的第十九方案，提供根据本发明的第十三方案的电场传感器，其中所述补偿装置包含：加法器，将控制信号加到所述被测量信号上；和控制信号生成装置，根据由所述检测器得到的所述交流信号生成所述控制信号，所述控制信号抵消在基于所述被测量信号未施加电场时从所述光源入射的光的偏振状态的变化。

根据本发明的第二十方案，提供根据本发明的第十八或十九方案的电场传感器，其中所述控制信号生成装置包含：第一缓冲放大器和第二缓冲放大器，分别输入基于所述P偏振光分量的电信号和基于所述S偏振光分量的电信号；第一低通滤波器和第二低通滤波器，分别输入所述第一缓冲放大器和第二缓冲放大器的输出；和积分器，分别输入所述第一低通滤波器和第二低通滤波器的输出并且积分这些输出之间的差。

为了实现本发明的目的，根据本发明的第二十一方案，提供一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源；光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化入射的任意偏振光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体施加电场的一对电极；和检测器，将从该光电晶体发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号，该方法包括：提供将从所述光电晶体发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光的1/4波长板，使其电气主轴与所述椭圆偏振光的电气主轴一致，和提供调节从所述1/4波长板发射的线性偏振光的偏振波面角度的半波长板，当未施加所述电场来自所述1/4波长板的线性偏振光的偏振波面与所述光电晶体的电气主轴之间形成的角度是45°-φo时，半波长板的电气主轴与所述光电晶体的电气主轴之间形成的角度变成n·45°-φo/2(其中n为整数)。

为了实现上述目的，根据本发明的第二十二方案，提供一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源；光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并变化线性偏振光的偏振状态，该线性偏振光的偏振波面根据该双折射率与所述光电晶体的电气主轴形成角度45°和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体施加电场的一对电极；和检测器，将从该光电晶体发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号，该方法包括：提供将从所述光电晶体发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光的1/4波长板，使其电气主轴与所述光电晶体的电气主轴形成45°角；和提供调节从所述1/4波长板发射的线性偏振光的偏振波面角度的半波长板，当未施加所述电场从所述光电晶体发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，半波长板的电气主轴与所述光电晶体的电气主轴之间形成的角度变为n·45°-φo/2(其中n为整数)。

为了实现上述目的，根据发明的第二十三方案，提供一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括光源；光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化入射的圆偏振光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体施加电场的一对电极；和检测器，将从该光电晶体发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号，该方法包括：提供将从所述光电晶体发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光的1/4波长板，使1/4波长板的电气主轴与所述光电晶体的电气主轴形成45°角；和提供调节从所述1/4波长板发射的线性偏振光的偏振波面角度的半波长板，因此，当未施加所述电场从所述光电晶体发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，半波长板的电气主轴与所述光电晶体的电气主轴之间形成的角度变成n·45°-φo/2(其中n为整数)。

根据发明的第二十四方案提供根据本发明的第二十一至二十三方案的任一个方案的一种调节电场传感器的方法，其中基于φo＝(2π/λ)(no-ne)L确定φo。

其中，no是所述光电晶体对正常光的折射率，

ne是所述光电晶体对异常光的折射率，

λ是光在真空中的波长，

L是所述光电晶体在光方向上的长度。

根据发明的第二十五方案，提供根据本发明的第二十一至二十三方案的任一个方案的一种调节电场传感器的方法，其中φo是通过测量确定的。

为了实现上述目的，根据发明的第二十六方案，提供一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源；光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从所述光源入射的光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体施加电场的一对电极；检测器，将从该光电晶体发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号；向所述光电晶体施加基于控制信号的电场的一对控制电极；和生成所述控制信号的控制信号生成装置，该方法包括：显示由所述检测器得到的所述交流信号，和基于显示的交流信号调节所述控制信号生成装置，以生成抵消未施加基于所述被测量信号的电场时从所述光源入射的光的偏振状态的变化的所述控制信号。

为了实现上述目的，根据发明的第二十七方案，提供一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源；光电晶体，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从所述光源入射的光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体施加电场的一对电极；检测器，将从该光电晶体发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号；将控制信号加到所述被测量信号上的加法器；和生成所述控制信号的控制信号生成装置，该方法包括：显示由所述检测器得到的所述交流信号；和根据显示的所述交流信号调节所述控制信号生成装置，以生成所述控制信号，所述控制信号抵消在未施加基于所述被测量信号的电场时从所述光源入射的光的偏振状态的变化。

附图说明

图1是表示常规的电场传感器的结构方框图。

图2(a)至2(f)是表示入射到PBS的光束的偏振状态与对应于该偏振状态的电信号之间的关系图。

图3是表示常规电场传感器的结构方框图。

图4是说明图3所示的的电场传感器的问题的图。

图5是表示使用常规电场传感器的结构检测人体的电信号的示例的图。

图6是表示将常规电场传感器用于DUT电压测量中的构成例子的图。

图7是表示根据本发明第一实施例的电场传感器的结构图。

图8(a)至8(e)是表示根据本发明第一实施例的电场传感器的偏振状态的图。

图9是表示根据本发明第二实施例的电场传感器的结构图。

图10(a)至10(e)是表示根据本发明第二实施例的电场传感器的偏振状态的图。

图11(a)至11(f)是根据第一或第二实施例在电场传感器的EO晶体具有自然双折射率时的电场传感器的波形图。

图12是表示根据本发明第三实施例的电场传感器的结构图。

图13(a)至13(e)是根据本发明第三实施例的电极布局图。

图14是表示根据本发明第四实施例的电场传感器的结构图。

图15是加法器的电路图。

图16(a)至16(b)是表示根据本发明第五实施例的电场传感器的结构图。

图17(a)至17(c)是根据第五实施例的电极布局图。

图18是表示根据本发明第六实施例的电场传感器的结构图。

图19(a)至19(b)分别是积分器(开关电容积分器)的电路图与驱动信号的波形图。

图20是表示根据本发明第七实施例的电场传感器的结构图。

图21(a)至21(b)是表示根据本发明第八实施例的电场传感器的结构图。

图22是表示根据本发明第九实施例的电场传感器的结构图。

图23是说明图22所示的电场传感器的基本原理的图。

图24是表示根据本发明第十实施例的电场传感器的结构图。

图25是说明图24所示的电场传感器的基本原理的图。

图26是表示根据本发明第十一实施例的电场传感器的结构图。

图27是说明图26所示的电场传感器的基本原理的图。

图28是表示根据本发明第十二实施例的电场传感器的结构图。

图29是说明图28所示的电场传感器的基本原理的图。

图30是表示根据本发明第十三实施例的电场传感器的结构图。

图31是说明图30所示的电场传感器的基本原理的图。

图32是表示根据本发明第十四实施例的电场传感器的结构图。

图33是表示根据本发明的电场传感器构成例子的图，该电场传感器用于检测人体的电信号。

图34是表示根据本发明的电场传感器构成例子的图，该电场传感器用于测量DUT的电压。

图35是表示将辅助电极设置在信号电极和相对电极附近的状态的图。

图36是表示辅助电极远离信号电极和相对电极放置的状态的图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明根据本发明的示例实施例。

在本发明的第一至第八实施例中说明可补偿光由于自然双折射率引起电晶体的灵敏度降低的电场传感器和调节该电场传感器的方法。光的前进方向定义为z轴，垂直向上方向定义为y轴，而水平方向定义为x轴。

[第一实施例]

图7是表示本发明第一实施例的电场传感器的结构图。

根据第一实施例的电场传感器包括：由于电场耦合引起双折射率变化的光电(Electro Optic)晶体(下面称为“EO晶体”)7；提供用于夹持该EO晶体7来耦合电场与该EO晶体7的一对电极11和13；使光入射到EO晶体7的光源1；将从EO晶体7发射的椭圆偏振光变为线性偏振光的1/4波长板(下面称为QWP)6；调节该线性偏振光的相位的半波长板(下面称为HWP)8；将从该HWP8发射的线性偏振光分离成P偏振光分量与S偏振光分量的偏振分光器(下面称为PBS)9；将各偏振光分量变换成电信号的两个光检测器(下面称为PD)17和19；和放大由各光检测器得到的各电信号之差的差动放大器21。

在根据第一实施例的电场传感器中，从光源1发射的线性偏振光入射到EO晶体7。此时，设定在A点的线性偏振光的偏振波面与EO晶体7的电气主轴成45°角。

EO晶体7具有自然双折射性。在电场未加在EO晶体7时，在B点的光变为椭圆偏振光。设定QWP6的电气主轴与EO晶体7的电气主轴成45°角。在B点的椭圆偏振光通过具有上述设定的QWP6时，该椭圆偏振光被变换成线性偏振光。

因此，在C点的光变为线性偏振光。但是通常由该线性偏振光的偏振波面与EO晶体7的电气主轴形成的角度与在A点的相应角度不同。以适当角度放置的HWP8变换C点的线性偏振光为包括以1∶1的比例相对PBS9的P偏振光分量与S偏振光分量的线性偏振光。该P偏振光是通过PBS9的线性偏振光，而该S偏振光是从PBS9反射的线性偏振光。虽然PBS9可以任选地放置，但通常配置PBS9使P和S偏振光在水平面(x-z表面)内分离。所以本实施例中采用这种通常的布局，而且随后的说明是基于这个假设。

P偏振光的偏振波面与x-z水平面一致，而S偏振光的偏振波面与y-z水平面一致。因此，在D点的线性偏振光的偏振波面与x-z水平面形成45°角。

因为在D点的线性偏振光中包含1∶1比率的P分量和S分量，所以PD19和PD17检测相等的光量。由于PD19和PD17分别输出与接收的光强度成正比电平的电信号，所以差动放大器21输出的电信号的电平为0。在电场加在EO晶体7时，在D点的线性偏振光的偏振波面与x-z水平面之间形成的角度与45°相差δ。δ与EO晶体7中的电场幅度A成正比。因此，当施加电场时，由PD17和由PD19检测的光量之间产生失衡，差动放大器21输出与电场A成正比的电平的电信号。因此，通过检测差动放大器21输出的电信号可检测施加于EO晶体7的电场。EO晶体7中的电场与固定在EO晶体7的电极之间的电位差成正比。所以检测差动放大器21输出的电信号与检测电极之间的电位差是等效的。

图8(a)至8(e)是表示根据本发明第一实施例的电场传感器的偏振状态的图。在这些图中，光向z轴的正方向(从纸面的背面向前方向)前进。使作为EO晶体7的电气主轴之一的慢(slow)轴和快(fast)轴分别与x轴(水平方向)和y轴(垂直方向)一致。

图8(a)表示在A点的光的偏振状态。线性偏振光的偏振波面与x轴(EO晶体7的慢轴)形成45°角。

图8(b)表示在B点的光的偏振状态。由于EO晶体7的双折射性该光变为椭圆偏振光。这个椭圆的主轴与x轴成45°角。

图8(c)表示在C点的光的偏振状态与QWP6的电气主轴之间的关系。S轴和f轴分别表示QWP6的慢轴和快轴。s轴与x轴形成45°角。在点B的椭圆偏振光被变换成线性偏振光。当将由于EO晶体7的自然双折射率在光的独立偏振光分量之间产生的相位差(从EO晶体7发射的椭圆偏振光中包含的相位差)表示为ΦO，则该线性偏振光的偏振波面与x轴之间形成的角度的45°-ΦO。

图8(d)表示在D点的光的偏振状态与HWP8的电气主轴之间的关系。s轴和f轴分别表示HWP8的慢轴和快轴。虚线表示C点的光的偏振状态。当HWP8的慢轴(s轴)与x轴之间形成的角度设定如下时，线性偏振光的偏振波面与x轴之间形成的角度可校正为45°。显然，在D点的线性偏振光的偏振波面与y轴(EO晶体7的快轴)之间形成的角度也可校正为45°：

45°-ΦO/2

从下式或通过测量可确定ΦO的值：

ΦO＝(2π/λ)(no-ne)L

这里，λ表示入射到晶体的光的波长(在真空中)，L表示z方向的晶体的长度，no和ne分别表示EO晶体7对于正常光与异常光的折射率。

通过如此校正，D点处的S和P偏振光分量的强度变为相等，差动放大器21输出的电信号的电平变为0。

图8(e)表示向EO晶体7施加被测量电场A(t)时在D点光的偏振状态的变化。作为实例说明施加具有A(t)＝Aosinωt变化的交流电场的情况。此时，EO晶体7内在光的独立偏振光分量之间产生的相位差Φ(t)表示为Φ(t)＝Φo+δosinωt。因此，在D点，线性偏振光的偏振波面与x轴之间形成的角度θ(t)在45°±δo之间以角频率ω振动。这个关系表示为

θ(t)＝45°+δosinωt。

[第二实施例]

图9是表示根据本发明第二实施例的电场传感器的结构图。

根据本发明第二实施例的电场传感器与根据第一实施例的电场传感器的差别在于在光源1与EO晶体7之间插入QWP5。

该QWP5将光源1发射的线性偏振光变换成圆偏振光。因此，圆偏振光入射到EO晶体7。类似于第一实施例，当线性偏振光入射到EO晶体7时，为了在EO晶体7内以偏振方式有效地进行调制，需要设定线性偏振光的偏振波面与EO晶体7的电气主轴形成45°角。另一方面，在使用圆偏振光时，不必设定偏振波面与电气主轴之间的角度。所以可简化制造根据本发明的电场传感器的工序。

图10(a)至10(e)是表示根据本发明第二实施例的电场传感器的偏振状态的图。图10(a)至10(e)按顺序与图8(a)至8(e)对应。

图10(a)至10(e)表示向晶体入射顺时针圆偏振光的状态。根据第二实施例的电场传感器的偏振状态以ΦO+90°替换图8(a)至8(e)中的ΦO来表示。

换句话说，当设定HWP8的慢轴(s轴)与x轴之间形成的角度如下时，可将线性偏振光的偏振波面与x轴之间形成的角度校正为45°：

-ΦO/2

虽未表示，但在反时针圆偏振光入射到该晶体时，电场传感器的偏振状态以ΦO-90°代替ΦO来表示。

从此前说明的HWP8的角度调节观点，则即在来自QWP6的线性偏振光的偏振波面和y轴(EO晶体7的快轴)之间形成的角度为45°-ΦO，在D点的线性偏振光的偏振波面与EO晶体7的电气主轴之间形成的角度可校正为45°。另外，即便在将HWP8的s轴(或f轴)和x轴(或y轴)之间形成的角度是n·45°-φo/2(其中n为整数)，在D点的线性偏振光的偏振波面与EO晶体7的电气主轴之间形成的角度可校正为45°。

图11(a)至图11(f)是根据第一和第二实施例的电场传感器的波形图。

图11(a)表示被测量电场的波形A(t)＝Aosinωt，图11(b)表示相位差δ(t)δ＝osinωt和由该电场引起的双折射率的变化，该相位差是在基于测试电场的光的独立偏振光分量之间产生的。当然，A(t)与δ(t)的波形相同。图11(c)表示图7或图9中在D点的线性偏振光的偏振波面和x轴之间形成的角度θ(t)＝45°+δosinωt。该偏振波面围绕θ(t)＝45°按正弦波形振动。图11(d)和图11(e)分别表示PD19和17输出的电信号的波形(V1(t)和V2(t))。当考虑PD 19、PD 17输出的电信号的电平与入射到该PD的光强度成正比以及P偏振光和S偏振光分别入射到PD19和PD17，建立以下关系。但是，在该表示式的最后变形中，使用条件δo＜＜90°。被测量电场引起的相位变化一般极小，所以该条件是充分实用的。

V1(t)∝cos²θ(t)＝0.5{1-sin2(δosinωt)}0.5-δosinωt

V2(t)∝cos²θ(t)＝0.5{1+sin2(δosinωt)}0.5+δosinωt

因此，V1(t)和V2(t)分别具有相同的直流分量，如图11(d)和图11(e)所示，彼此反相变化。图11(f)表示差动放大器21输出的电信号Vdiff(t)＝V2(t)-V1(t)∝2δosinωt的波形。通过进行差动运算，可去除直流分量和将振幅加倍。Vdiff(t)的波形是与被测量电场A(t)的波形相同，所以可通过检测Vdiff(t)可提取关于A(t)的信息。

[第三实施例]

图12是根据第三实施例的电场传感器的结构图。

与第一和第二实施例一样，配置根据第三实施例的电场传感器，使光束入射到施加交流电场的EO晶体上，PBS将从EO晶体发射的光分离成S偏振光与P偏振光，并且差动放大器检测各偏振光的强度之差。

特别是在图12中，在从光源1发射的光束3透过QWP5和EO晶体7并且入射到PBS9。QWP5调节入射到PBS9之前的光束的偏振状态，使得该光束在规定的周围温度下变为圆偏振光。经信号电极11和接地电极13向EO晶体7施加对应于被测量信号15(例如数kHz至数百MHz的交流)的电场。根据该电场在EO晶体7中以偏振方式调制光束3。PBS9分离该调制光为S偏振光分量和P偏振光分量。此时，将各偏振光分量变换成强度调制光。该强度调制的S偏振光分量和P偏振光分量彼此反相变化。PD17和19分别接收S和P偏振光分量，半由差动放大器21差动运算两个PD的输出，由此得到输出信号22。

下面说明具有这种结构的电场传感器放置在与所规定的周围温度不同的周围温度的环境下时或当QWP5本身不能调节该偏振和需要进一步调节时的调节偏振的方法。具体而言，该调节方法通过电场传感器的实验或使用电场传感器的产品在出厂阶段的特性匹配来实施。

根据第三实施例的电场传感器的EO晶体7提供用于调节的信号的控制电极23与控制接地电极25。

图13(a)至13(e)是根据第三实施例的电极布局图。

如图13(a)和图13(b)所示的，当设置信号电极11与接地电极13夹持EO晶体7时和设置控制电极23与控制接地电极25夹持EO晶体7时，最好向EO晶体7施加均匀电场。如图13(c)所示的，当在EO晶体7的一侧设置各电极时，在EO晶体7薄的情况下，可容易地安装电极。如图13(d)所示的，可分开接地电极。如图13(e)所示的，当接地电极13与控制接地电极25是公用时，该电场传感器可具有简单的结构。

返回图12来进行说明。

为了调节该电场传感器，使用显示器27和可变直流电源31。如图2(f)所示的，例如显示器27显示输出信号22。可变直流电源31向控制电极23提供控制信号(直流电压)31。

例如，操作者调节(变化)可变直流电源31的电压(控制信号29的电压)，以消除显示于显示器27中的输出信号22的直流分量。当将控制信号29提供给控制电极23时，不仅给EO晶体7施加被测量信号15的电场，还施加控制信号29的电场。基于控制信号29的电场，光束的偏振状态可校正为圆偏振光。另外，可充分降低光强度噪声。

[第四实施例]

图14是表示根据第四实施例的电场传感器的结构图。

下面主要说明根据本实施例的调节方法与根据第三实施例的调节方法之间的差别。省略相同事项的说明。

根据第四实施例的电场传感器在EO晶体7中没有控制电极23与控制接地电极25。仅设置信号电极11和接地电极13来作为电极。根据第四实施例的电场传感器在被测量信号15的信号路径中具有加法器33。相加后的被测量信号15A提供给信号电极11。

图15是加法器33的电路图。

加法器33通过串联连接电容331和线圈332构成。被测量信号15提供给未连接到线圈332的电容331的端子。控制信号29提供给未连接到电容331的线圈332的端子。在电容331与线圈332的连接点的信号作为被测量信号15A提供给EO晶体7。电容331通过作为高频信号的被测量信号15，但中断作为低频信号的控制信号29。另一方面，线圈332通过作为低频信号的控制信号29，但中断作为高频信号的被测量信号15。因此，控制信号29可加在被测量信号15。加法器33可使用数字电路构成。

显示器27和可变直流电源31也可用于调节该电场传感器。

例如，操作者调节(变化)可变直流电源31的电压(控制信号29的电压)，以消除显示于显示器27中的输出信号22的直流分量。当向加法器33提供控制信号29时，不仅向EO晶体7内施加被测量信号15的电场，而施加控制信号29的电场。基于控制信号29的电场，光束的偏振状态可校正为圆偏振光。另外，可充分降低光强度噪声。

[第五实施例]

图16(a)是根据本发明第五实施例的电场传感器的结构图。

根据第五实施例的电场传感器用于测量电波，因此具有反射光学系统。下面主要说明根据本实施例的电场传感器与根据第三实施例的电场传感器的差别，省略了相同构成的说明。

根据第五实施例的电场传感器不测量提供给设置在EO晶体7中的电极的被测量信号15，而测量在空间传播后直接入射到EO晶体7的电波或从图16(b)所示的测量电路产生的电场。所以该电场传感器没有信号电极11和接地电极13。

该电场传感器在从光源1向EO晶体7的路由中以这个顺序设置PBS91和92代替PBS9。QWP5设置在PBS92与EO晶体7之间。在PBS91与PBS92之间设置HWP37和法拉第转子39。在EO晶体7的表面与光束的入射面相反侧设置电介质镜71。被测量电波16入射到该电介质镜71的表面。

在具有上述结构的根据第五实施例的电场传感器中，来自光源1的光束3通过PBS91、HWP37、法拉第转子39、PBS92和QWP5，并入射到EO晶体7。光束3从电介质镜71反射，从EO晶体7发射，再通过QWP5，入射到PBS92。PBS92将该光束分离成S偏振光分量和P偏振光分量。S偏振光分量入射到PD17。另一方面，法拉第转子39和HWP37变换透过PBS92的P偏振光分量为S偏振光。该S偏振光入射到PBS91。PBS91使S偏振光入射到PD19。

图17(a)至17(c)是根据第五实施例的电极布局图。

如图17(a)所示，可设置控制电极23与控制接地电极25夹持EO晶体7。如图17(b)所示，可在EO晶体7的一侧设置各电极。另外，如图17(c)所示，可分开控制接地电极25。如上说明的，根据第五实施例，由于不需要提供被测量信号的电极，所以该电场传感器可具有简单的结构。

还使用显示器27和可变直流电源31调节这个电场传感器。

例如，操作者调节(变化)可变直流电源31的电压(控制信号29的电压)，以消除显示于显示器27中的输出信号22的直流分量。当向加法器33提供控制信号29，不仅向EO晶体7内施加被测量信号15的电场，还施加控制信号29的电场。基于控制信号29的电场，光束的偏振光状态可校正为圆偏振光。另外，可充分降低光强度噪声。

[第六实施例]

图18是表示根据第六实施例的电场传感器的结构图。

与第一和第二实施例一样，配置根据第六实施例的电场传感器使光束入射到施加交流电场的EO晶体，PBS将从EO晶体发射的光分离成S偏振光和P偏振光，而差动放大器检测各偏振光的强度之差。

具体地说，在图18中，从光源1发射的光束3透过QWP5和EO晶体7并入射到PBS9。QWP5调节入射到PBS9之前的光束的偏振状态，该光束在预定的周围温度下变为圆偏振光。经信号电极11和接地电极13向EO晶体7施加对应于被测量信号15(例如数kHz至数百MHz的交流)的电场。根据该电场，在EO晶体7内以偏振方式调制光束3。PBS9分离该调制光为S偏振光分量和P偏振光分量。此时，各偏振光分量变换成强度调制光。强度调制的S和P偏振光分量彼此反相变化。PD17和19接收S和P偏振光分量，和差动放大器21差动从两个PD的输出，由此得到输出信号22。

根据第六实施例，该电场传感器生成具有对应于包含在该输出信号中的直流分量的电压的控制信号，向设置在EO晶体中的控制电极提供该控制信号。在图18中，虽然控制信号由差动放大器21的输入信号生成，该控制信号也可由差动放大器21的输出信号22生成。

如图18所示，电场传感器包括连接到到PD17的缓冲放大器43；连接到PD19的缓冲放大器44；连接到缓冲放大器43的输出的低通滤波器(下面称为LPF)45；连接到缓冲放大器44的输出的LPF47；以及取来自LPF45和47的输出之间的差并其积分的积分器49。EO晶体7包括作为控制信号提供装置的控制电极23和控制接地电极25。将积分器49的输出电压施加在控制电极23和控制接地电极25之间。LPF45和47分别只输入将基于环境温度变化的极低的频率分量(直流分量)的信号给该积分器。因此，仅仅由于温度变化引起的漂移降低了。另一方面，由于LPF45和47分别中断基于被测量信号15的高频分量的信号，所以这个高频分量的信号不输入积分器49。积分器49积分仅具有该低频分量的两个信号之间的差，并输出作为控制信号29的积分结果。PD17和PD19向差动放大器21提供包含低频分量与高频分量二者的信号。

图19(a)是积分器49(开关电容积分器)的电路图，图19(b)是驱动积分器49的驱动信号的波形图。

作为开关电容积分器时的积分器49包括：开关491，由成对的两个开关构成，一个开关的一端连接到LPF45，另一个开关的一端连接到LPF47；电容492，连接在开关491的所述一个开关的另一端与另一开关的另一端之间；开关493，由成对的两个开关构成，一个开关的一端与另一开关的一端分别连接到所述电容492；差动放大器495，开关493的一个开关的另一端连接到它的负输入端，开关493的另一开关的另一端连接到它的正输入端，该正输入端以电压Vb偏置；电容494，连接到该差动放大器495的负输入端与输出端之间；和缓冲放大器496，连接到差动放大器495的输出端与控制电极29之间。注意，(电容492的容量)＜＜(电容494的容量)。在差动放大器495为正和负电源类型时，通过正输入端接地而不加偏压可使用这个差动放大器。

驱动信号D1提供给开关491和驱动信号D2提供给开关492，使得开关491和开关493交替闭合，而不是同时闭合。所以在电容492充电之后，其电荷传输给电容494。因此，差动放大器495输出大小与LPF45和LPF47的输出信号之差的积分值与正比的电压信号。该电压信号通过缓冲放大器496并作为控制信号29提供给控制电极23。换句话说，控制信号29具有对应于输出信号22的直流分量的电压，并提供给控制电极23。

根据第六实施例的电极布局与参照图13(a)至13(e)说明的根据第三实施例中的电极布局一样。

在具有上述结构的根据第六实施例的电场传感器中，积分器49(控制信号生成装置)生成具有对应于包含在输出信号22中的直流分量的电压的控制信号29。当向控制电极23提供该控制信号29时，不仅向EO晶体7施加被测量信号15的电场，还施加控制信号29的电场。基于控制信号29的电场，光束的偏振状态可校正为圆偏振光。另外，可充分降低光强度噪声。

[第七实施例]

图20是根据第七实施例的电场传感器的结构图。

下面主要说明根据本实施例的电场传感器与根据第六实施例的电场传感器之间的差别，并省略了相同构成的说明。

根据第七实施例的电场传感器在EO晶体7中没有控制电极23和控制接地电极25，仅提供信号电极11与接地电极13作为电极。根据第七实施例的电场传感器具有加法器33，它将控制信号29加在测量信号15。在相加后该加法器提供被测量信号15A给信号电极11。加法器33相当于控制信号提供装置。

根据第七实施例中的加法器33的构成类似于参照图15说明的根据第四实施例的加法器33的构成。

在具有上述结构的根据第七实施例的电场传感器中，积分器49(控制信号生成装置)生成具有对应于包含在输出信号22中的直流分量的电压的控制信号29。当向加法器33提供该控制信号29时，不仅向EO晶体7施加被测量信号15的电场，还施加控制信号29的电场。基于控制信号29的电场，光束的偏振状态可校正为圆偏振光。另外，可充分降低光强度噪声。

[第八实施例]

图21(a)是根据第八实施例的电场传感器的结构图。

根据第八实施例的电场传感器用于测量电波，所以具有反射光学系统。下面主要说明根据本实施例的电场传感器与根据第六实施例的电场传感器之间的差别，省略了相同结构的说明。

根据第八实施例的电场传感器不测量提供给设置在EO晶体7中的电极的被测量信号15，而测量在空间传播后直接入射到EO晶体7的被测量电波或从测量的电路产生的电场，如图21(b)所示的。所以该电场传感器没有信号电极11和接地电极13。

该电场传感器具有在从光源1到EO晶体7的路由的顺序设置的PBS91和92，代替PBS9。QWP5设置在PBS92与EO晶体7之间。在PBS91与PBS92之间设置HWP37和法拉第转子39。在EO晶体7的表面、与光束的入射面的反设置电介质镜71。被测量电波16入射到该电介质镜71的表面。

在具有上述结构的根据第三实施例的电场传感器中，来自光源1的光束3通过PBS91、HWP37、法拉第转子39、PBS92和QWP5，并入射到EO晶体7。光束3从电介质镜71反射、从EO晶体7发射，被QWP5调节到适当的偏振光状态并入射到PBS92。PBS92将光束3分离成S偏振光分量和P偏振光分量。S偏振光分量入射到PD17。另一方面，法拉第转子39和HWP37变换透过PBS92的P偏振光分量为S偏振光。S偏振光入射到PBS91。PBS91使S偏振光入射到PD19。

根据第八实施例中的电极布局类似于参照图17(a)至17(c)说明的根据第五实施例中的电极布局。

在具有上述结构的根据第八实施例的电场传感器中，以类似于根据第六实施例的方式，积分器49生成具有对应于包含在输出信号22中的直流分量的电压的控制信号29。当向控制电极23提供该控制信号29时，不仅向EO晶体7施加被测量信号15的电场，还施加控制信号29的电场，适当地调节入射到PBS92的光的偏振光状态，可使入射到PD17和PD19的光强度相等。另外，可充分降低光强度噪声。

下面说明根据第九至第十四实施例的可防止反射返回光入射到激光光源的电场传感器。

[第九实施例]

图22是根据第九实施例的电场传感器的结构图。

电场传感器101a具有激光光源1、QWP5、EP晶体7、PBS9、PD17、PD19和设置在激光光源1与QWP5之间的第二PBS51。这里未叙述基于检测的电场的存在向EO晶体7施加电压的电极。

在下面的说明中，为了说明方便起见，EO晶体7、PBS9、PD17和19统称为反射部件107。

在由电场传感器101a测量电场时，激光光源1发出P偏振光108。QWP5将该P偏振光108变换成圆偏振光109。

EO晶体7以偏振方式调制圆偏振光109，和PBS9分离该调制的光为P偏振光(分量)110和S偏振光(分量)111。PD19接收P偏振光110，并变换该光为电信号。另一方面，PD17接收S偏振光111并变换该光为电信号。(差动放大器等未示出)差动放大这些电信号。根据差动放大的结果测量电场。

图23是说明图22所示的电场传感器101a的基本原理的图。在图中，将反射部件107当作镜子。

QWP5将反射部件107产生的反射返回光(圆偏振光)112变换成S偏振光113。PBS51以偏振的方式分离S偏振光113。

如上所述，PBS51以偏振的方式分离反射返回光(圆偏振光)113，从而防止该反射返回光113入射到激光光源1。

在本实施例中，虽然电场传感器101a具有PBS51作为以偏振方式分离反射返回光(S偏振光)的装置(偏振分离装置)，但电场传感器101a也具有其它结构。例如，电场传感器101a可具有类似格兰-汤姆森棱镜或渥拉斯顿棱镜等在空间上分离两个独立线性偏振光的部件、或仅透过特定线性偏振光的类似偏振光板那样部件。

[第十实施例]

图24是根据第十实施例的电场传感器的结构图。

电场传感器101b具有激光光源1、QWP5、EP晶体7、PBS9、PD17、PD19和第二PBS51。

电场传感器101b与图22所示的电场传感器101a的差别在于改变激光光源1的位置。

在由电场传感器101b测量电场时，激光光源1发出S偏振光115。PBS51将该S偏振光115入射到QWP5，该QWP5变换该S偏振光115为圆偏振光109。

EO晶体7以偏振方式调制圆偏振光109，PBS9分离该调制的光为P偏振光(分量)110和S偏振光(分量)111。PD19接收P偏振光110，并变换该光为电信号。另一方面，由PD17接收S偏振光111，并变换该光为电信号。差动放大器等(未示出)差动放大这些电信号。基于差动放大的结果来测量电场。

在后面的说明中，为了方便起见，上述EO晶体7、PBS9、PD17和19统称为反射部件107。

图25是说明图24所示的电场传感器101b的基本原理的图。在该图中，将反射部件107当作镜子。

反射部件107产生的反射返回光(圆偏振光)117由QWP5变换成P偏振光116。PBS51以偏振方式分离P偏振光116。

如上所述，从激光光源发出的激光也可是S偏振光115。PBS51以偏振方式分离反射返回光(P偏振光)116，从而防止该反射返回光116入射到激光光源1。

在本实施例中，虽然电场传感器101b将PBS51作为以偏振方式分离反射返回光(P偏振光)的装置(偏振光分离装置)，但是电场传感器101b也可具有其它的结构。例如，电场传感器101b可具有类似格兰汤姆森棱镜或渥拉斯顿棱镜等在空间上分离两个独立线性偏振光的部件。

[第十一实施例]

图26是根据第十一实施例的电场传感器的结构图。

电场传感器101c具有激光光源1、QWP5、EP晶体7、PBS9、PD17、PD19、第二PBS51和HWP53。

该电场传感器101c与图24所示的电场传感器101b的差别在于在激光光源1与PBS51之间设置HWP53。

在电场传感器101c测量电场时，激光光源1发出P偏振光108。HWP53将该P偏振光108变换成S偏振光115。PBS51入射S偏振光115到QWP5，该QWP5变换S偏振光115成圆偏振光109。

EO晶体7以偏振方式调制圆偏振光109，PBS9分离该调制光为P偏振光(分量)110与S偏振光(分量)111。PD19接收P偏振光110并变换该光为电信号。另一方面，PD17接收S偏振光111并变换该光为电信号。差动放大器等(未示出)差动放大这些电信号。基于差动放大的结果来测量电场。

在以后的说明中，为了方便起见，EO晶体7、PBS9、PD17和19统称为反射部件107。

图27是说明图26所示的电场传感器101c的基本原理的图。在图中，反射部件107当作镜子。

反射部件107产生的反射返回光(圆偏振光)117由QWP5变换成P偏振光116。PBS51以偏振方式分离P偏振光116。

如上所述，从激光光源1发出的P偏振光108可变换成S偏振光115，之后S偏振光115入射到EO晶体7。而且PBS51以偏振方式分离反射返回光(P偏振光)116，从而防止该反射返回光116入射到激光光源1。

在本实施例中，虽然电场传感器101c具有PBS51作为以偏振方式分离反射返回光(P偏振光)的装置(偏振分离装置)，电场传感器101c可具有其它结构。例如，电场传感器101c可具有类似格兰-汤姆森棱镜或渥拉斯顿棱镜等在空间上分离两个独立线性偏振光的部件。

[第十二实施例]

图28是根据第十二实施例的电场传感器的结构图。

电场传感器101d具有激光光源1、QWP5、EP晶体7、PBS9、PD17、PD19、第二PBS51和棱镜55。

该电场传感器101d具有在图22所示的电场传感器101a中的棱镜55。

在电场传感器101d测量电场时，激光光源1发出P偏振光108。棱镜55改变该P偏振光108的前进方向，从而入射该光到QWP5。该QWP5变换P偏振光108为圆偏振光109。

EO晶体7以偏振方式调制圆偏振光109，PBS9分离该调制光为P偏振光(分量)110和S偏振光(分量)111。PD19接收P偏振光110，并变换该光为电信号。另一方面，PD17接收S偏振光111并变换该光为电信号。差动放大器等(未示出)差动放大这些电信号。基于差动放大的结果来测量电场。

在以后的说明中，为了方便起见，EO晶体7、PBS9、PD17和19统称为反射部件107。

图29是说明图28所示的电场传感器101d的基本原理的图。在图中，将反射部件107当作镜子。

反射部件107产生的反射返回光(圆偏振光)117由QWP5变换成S偏振光120。棱镜55变换S偏振光120的前进方向，从而入射该光到PBS51。该PBS51以偏振方式分离S偏振光120。

如上所述，改变P偏振光108的前进方向，之后该光入射到QWP5。然后，改变反射返回光(S偏振光)120的前进方向，之后该光入射到PBS51。利用这种安排，增加了放置激光光源的自由度。另外，PBS51以偏振方式分离反射返回光120，从而防止该反射返回光120入射到激光光源1。

在本实施例中，虽然电场传感器101d包括PBS51作为以偏振方式分离反射返回光(S偏振光)的装置(偏振分离装置)，但是电场传感器101d可具有其它结构。例如，电场传感器101d可具有类似格兰-汤姆森棱镜或渥拉斯顿棱镜等在空间上分离两个独立线性偏振光的部件、或类似偏振光板那样仅透过特定线性偏振光的部件。

[第十三实施例]

图30是根据第十三实施例的电场传感器的结构图。

电场传感器101e具有激光光源1、QWP5、EP晶体7、PBS9、PD17、PD19、第二PBS51和棱镜55。

该电场传感器101e与图28所示的电场传感器101d的差别在于改变棱镜55的位置，并邻近激光光源1放置。

在电场传感器101e测量电场时，激光光源1发出P偏振光108。棱镜55改变该P偏振光108的前进方向，从而入射该光到QWP5。该QWP5变换P偏振光108为圆偏振光109。

EO晶体7以偏振方式调制圆偏振光109，PBS9分离该调制光为P偏振光(分量)110和S偏振光(分量)111。PD19接收P偏振光110，并变换该光为电信号。另一方面，PD17接收S偏振光111并变换该光为电信号。差动放大器等(未示出)差动放大这些电信号。基于差动放大的结果来测量电场。

在以后的说明中，为了方便起见，EO晶体7、PBS9、PD17和19统称为反射部件107。

图31是说明图30所示的电场传感器101e的基本原理的图。在图中，将反射部件107当作镜子。

反射部件107产生的反射返回光(圆偏振光)117由QWP5变换成S偏振光120，并入射S偏振光120到PBS51。PBS51以偏振方式分离S偏振光120。

如上所述，改变P偏振光108的前进方向，之后该光入射到QWP5。利用这个安排，增加了放置激光光源的自由度。另外，PBS51以偏振方式分离反射返回光120，从而防止该反射返回光120入射到激光光源1。

在本实施例中，虽然电场传感器101e包括PBS51作为以偏振方式分离反射返回光(S偏振光)的装置(偏振分离装置)，但电场传感器101e可具有其它结构。例如，电场传感器101e可具有类似格兰-汤姆森棱镜或渥拉斯顿棱镜等在空间上分离两个独立线性偏振光的部件或类似偏振光板那样仅透过特定线性偏振光的部件。

[第十四实施例]

在第九至第十三实施例中，主要叙述在EO晶体的入射面上的反射光。在第十四实施例中，叙述在PD的光接收表面上的反射光。设计电场传感器使得PD的光接收表面反射的光不返回激光光源。

图32是根据第十四实施例的电场传感器的结构图。

下面说明根据本实施例的电场传感器和根据第九实施例的电场传感器的差别，省略了相同结构的说明。

根据第十四实施例的电场传感器101f具有在PBS9与PD17之间的QWP57，并具有在PBS9与PD19之间的QWP59。

在具有上述结构的电场传感器101f中，来自EO晶体7的圆偏振光109中，P偏振光110透过PBS9，S偏振光从PBS9反射。

QWP59变换透过PBS9的P偏振光110为圆偏振光109。圆偏振光109的一部分从PD19的光接收表面反射。但是，该反射的圆偏振光109再次透过QWP59，并被变换为S偏振光120。S偏振光120从PBS9反射。换句话说，可防止从PD19的光接收表面反射的光返回的光源1。

另一方面，PBS9反射的S偏振光111由QWP57变换为圆偏振光109。圆偏振光109的一部分从PD17的光接收表面反射。但是，该反射的圆偏振光109再次透过QWP57，并变换为P偏振光116。P偏振光116透过PBS9。换句话说，可防止从PD17的光接收表面反射的光返回到光源1。

下面说明根据第十五实施例的电场传感器，通过增加光电晶体内的电场幅度可得到高的灵敏度。

[第十五实施例]

图33是表示根据本发明的电场传感器结构的例子的图，该电场传感器用于检测人体的电信号。图34是表示根据本发明的电场传感器结构的例子的图，用于测量DUT的电压。根据本实施例的电场传感器的构成部件与图5或图6所示的电场传感器的构成部件相同的部件以相同的标记表示并省略了这些部件的说明。在检测EO晶体7内的电场时，根据本实施例的电场传感器以与参照图5和图6说明的相同的方式工作，所以省略该工作的说明。

根据图33或图34中所示的电场传感器，在EO晶体7的表面设置作为第二电极的相对电极12，在相对面中设置作为第一电极的信号电极11。利用导线LD将用于提高电场传感器灵敏度的辅助电极61连接到相对电极12。

第二电极可设置在与设置信号电极11的相同表面中(在具有波导结构的EO调制部件中的槽电极结构)，或可设置在与信号电极11的表面相邻的表面中。

辅助电极61与电场传感器内的所有部件和所有电路(驱动差动放大器21和光源1的电路等)绝缘以及电场传感器的壳体绝缘。相对电极12和辅助电极61彼此以比信号电极11和相对电极12之间距离更大的距离分开。对于不同距离的理由在后面叙述。

根据图33或图34中所示的电场传感器，信号电极11和相对电极12形成电容器C1，而辅助电极61和地形成电容器C2。所以电力线集中于各电容的电极之间。因此，可增大EO晶体7内的电场幅度，由此提高电场传感器的灵敏度。

当Φ表示信号电极11与地之间的电位差，C1表示电容器C1的静电容量，C2表示电容器C2的静电容量，Φ1表示电容器C1的电极之间的电位差，Φ2表示电容器C2的电极之间的电位差时，则下面两式成立：

Φ1＝Φ·C2/(C1+C2)

Φ2＝Φ·C1/(C1+C2)

EO晶体7内的电场幅度与电容C1的电极之间电位差Φ1成正比。因此，为了增大EO晶体7内的电场幅度，设计该电场传感器满足静电容量C2＞C1(最好是C2＞＞C1)的关系。

由于EO晶体7通常很小，所以仅设置相对电极12和辅助电极61可提高灵敏度。为了通过进一步增大静电容量C2进而进一步提高灵敏度，例如增大辅助电极61的前表面积。当辅助电极61具有棒状(包含带状)、平板状或球状(包含半球状)时，可增大该前表面积，而不影响辅助电极的制造。

为了增大静电容量C2，如图36所示的，设置辅助电极61远离信号电极11和相对电极12，而不是如图35所示靠近信号电极11和相对电极12设置辅助电极61。更好是设置辅助电极61接近地。当设置辅助电极61远离电场传感器时，变得难以处理电场传感器。因此，最好该电极与可伸缩部件互相连接，从而设定相对电极12与辅助电极61之间的可变距离。可替代地，辅助电极61可容纳在壳体中，类似便携电话机的天线那样。

当辅助电极61接近信号电极11和相对电极12时，检测电场的灵敏度变低了。因此最好设置开关机构，使得只在以离开相对电极12一个距离设置辅助电极61时，辅助电极61才工作。例如当辅助电极61接近相对电极12时，中断向光源1、光检测器17、19和差动放大器21的供电。当相对电极12和辅助电极61彼此分开预定的距离或更大时，提供电源给光源1、光检测器17、19和差动放大器21。

具体而言，可提供以下机构。如图35和36所示，设置辅助电极61可沿轨道移动。在该轨道上设置开关63。当辅助电极61沿离开相对电极12的方向移动并通过开关63时，接通开关63来供电。另一方面，当辅助电极61沿接近相对电极12的方向移动并通过开关63时，断开开关63来中断供电。可替代地，也可提供以下的机构。辅助电极61可固定在离开相对电极12预定的距离或更大的位置A或者非常接近相对电极12的位置B。同时，在位置A设置开关。当将辅助电极61固定在位置A时，接通开关来供电。另一方面，当将辅助电极61固定在位置B时，断开在位置A的开关来中断供电。

通过设置上述机构，可实现始终以高的灵敏度检测的电场传感器。

产业上的可利用性

根据本发明的电场传感器，可补偿光电晶体的自然双折射率引起的灵敏度降低。

根据本发明，将圆偏振光状态的反射光变换为P偏振光或S偏振光。偏振分光器等去除这个偏振光。因此，可提供一种可防止反射光入射到激光光源的电场传感器。

根据本发明的电场传感器，提供设置在光电晶体中的第二电极和电连接至该第二电极并且与第二电极以足够的距离分开的辅助电极。因此，光电晶体内的电场幅度增加了，由此可提高电场传感器的灵敏度。

Claims (27)

1.一种电场传感器，其特征在于：包括

光源(1)；

光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从所述光源(1)入射的光的偏振状态和发射该光；

检测器(9，17，19，21)，根据从所述光电晶体(7)发射的光的所述偏振状态的变化检测电信号；

第一电极(11)，接近所述光电晶体(7)设置，并基于所述被测量信号向所述光电晶体(7)施加电场；

第二电极(12)，接近所述光电晶体(7)设置，从而与所述第一电极(11)形成一对；和

辅助电极(61)，电连接到所述第二电极(12)并与地之间形成电容。

2.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于：

所述辅助电极(61)的表面积比所述第一电极(11)和所述第二电极(12)的每个表面积更大。

3.根据权利要求2所述的电场传感器，其特征在于：

所述辅助电极(61)的形状为棒状、板状、球状的任一种形状。

4.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于：

所述辅助电极(61)与所述第二电极(12)之间的距离比所述第一电极(11)与所述第二电极(12)之间的距离更大。

5.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于：

还包括距离改变装置，通过移动所述辅助电极(61)来改变所述辅助电极(61)与所述第二电极(12)之间的距离。

6.根据权利要求5所述的电场传感器，其特征在于：

还包括控制装置(63)，当所述距离改变装置将所述辅助电极(61)与所述第二电极(12)分开预定距离或更大时，控制所述检测器(9，17，19，21)工作。

7.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于：

所述辅助电极(61)与构成所述检测器(9，17，19，21)的电路和驱动所述光源(1)的电路绝缘。

8.一种电场传感器，其特征在于包括：

将P偏振光和S偏振光分别变换成圆偏振光的1/4波长板(5)；

光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中根据该电场变化双折射率，并根据该双折射率变化来自所述1/4波长板(5)的所述圆偏振光的偏振状态和发射该光；

检测器(9.17.19)，根据从所述光电晶体(7)发射的光的偏振状态的变化检测电信号；和

反射光分离装置(51)，位于所述1/4波长板(5)的前段，将入射的P偏振光或S偏振光引导到所述1/4波长板(5)，并将从所述光电晶体(7)返回的圆偏振光由所述1/4波长板(5)变换得到的S偏振光或P偏振光引导到与所述入射的P偏振光或S偏振光的入射方向不同的方向上。

9.根据权利要求8所述的电场传感器，其特征在于：

所述反射光分离装置(51)是偏振光板、偏振分光器、格兰-汤姆森棱镜或渥拉斯顿棱镜的任一个。

10.根据权利要求9所述的电场传感器，其特征在于：

所述反射光分离装置(51)是透过P偏振光并反射S偏振光的偏振分光器。

11.根据权利要求8所述的电场传感器，其特征在于：

还包括光源(8)，位于所述反射光分离装置(51)的前段并发射P偏振光和S偏振光之一。

12.一种电场传感器，其特征在于包括：

光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化入射的光的偏振状态和发射该光；

偏振分光器(9)，透过从所述光电晶体(7)发射的、具有变化的偏振状态的光的P偏振光分量与S偏振光分量之一并反射另一个偏振光分量，由此将具有所述变化的偏振状态的所述光分离成P偏振光分量与S偏振光分量；

将所述P偏振光分量变换成圆偏振光的第一1/4波长板(59)；

将所述S偏振光分量变换成圆偏振光的第二1/4波长板(57)；

第一光检测器(19)，将由所述第一1/4波长板(59)变换成圆偏振光的所述P偏振光分量变换为电信号；和

第二光检测器(17)，将由所述第二1/4波长板(57)变换成圆偏振光的所述S偏振光分量变换为电信号。

13.一种电场传感器，其特征在于包括：

光源(1)；

光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从所述光源(1)入射的光的偏振状态和发射该光；

基于所述被测量信号向所述光电晶体(7)施加电场的一对电极(11，13)；

检测器(9，17，19，21)，将从该光电晶体(7)发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号；和

补偿装置((6，8)、(27，31，29，23，25)、(27，31，29，33)、(43，44，45，47，49，29，23，25)、(43，44，45，47，49，29，33))，用于抵消所述光电晶体(7)具有的自然双折射率引起的、在未施加所述电场时从所述光源(1)入射的光的偏振状态的变化。

14.根据权利要求13所述的电场传感器，其特征在于：

入射到所述光电晶体(7)的光是任意的偏振光，和

所述补偿装置包含：

1/4波长板(6)，其电气主轴与从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光的主轴一致，并将该椭圆偏振光变换成线性偏振光；和

半波长板(8)，基于以下事实调节从所述1/4波长板(6)发射的线性偏振光的偏振表面的角度：在未施加所述电场时来自所述1/4波长板(6)的线性偏振光的偏振波面与所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度为45°-φo时，所述半波长板(8)的电气主轴和所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度为n·45°-φo/2(其中n为整数)。

15.根据权利要求13所述的电场传感器，其特征在于：

入射该光到所述光电晶体(7)的光是偏振波面与所述光电晶体(7)的电气主轴形成角度45°的线性偏振光，和

所述补偿装置包含：

1/4波长板(6)，其电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴形成角度45°，并将从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光；和

半波长板(8)，基于以下事实调节从所述1/4波长板(6)发射的线性偏振光的偏振波面的角度：当未施加所述电场时从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，所述半波长板(8)的电气主轴和所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度为n·45°-φo/2(其中n为整数)。

16.根据权利要求13所述的电场传感器，其特征在于：

入射该光到所述光电晶体(7)的光是圆偏振光，和

所述补偿装置包含：

1/4波长板(6)，其电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴形成角度45°，并将从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光；和

半波长板(8)，基于以下事实调节从所述1/4波长板(6)发射的线性偏振光的偏振波面的角度：当未施加所述电场时从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，所述半波长板(8)的电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度为n·45°-φo/2(其中n为整数)。

17.根据权利要求14-16之一所述的电场传感器，其特征在于：

根据φo＝(2π/λ)(no-ne)L确定所述φo，其中，

no是所述光电晶体对正常光的折射率，

ne是所述光电晶体对异常光的折射率，

λ是光在真空中的波长，

L是所述光电晶体在光方向上的长度。

18.根据权利要求13所述的电场传感器，其特征在于：

所述补偿装置包含：

一对控制电极(23，25)，基于控制信号(29)向所述光电晶体施加电场；和

控制信号生成装置((27，31)、(43，44，45，47，49))，根据由所述检测器(9，17，19，21)得到的所述交流信号生成所述控制信号(29)，它抵消在未施加基于所述被测量信号的电场时从所述光源(1)入射的光的偏振状态的变化。

19.根据权利要求13所述的电场传感器，其特征在于：

所述补偿装置包含：

加法器(33)，将控制信号(29)加到所述被测量信号上；和

控制信号生成装置((27，31)、(43，44，45，47，49))，根据由所述检测器(9，17，19，21)得到的所述交流信号生成所述控制信号(29)，它抵消在未施加基于所述被测量信号的电场时从所述光源(1)入射的光的偏振状态的变化。

20.根据权利要求18或19所述的电场传感器，其特征在于所述控制信号生成装置包含：

第一缓冲放大器和第二缓冲放大器(43，44)，分别输入基于所述P偏振光分量的电信号和基于所述S偏振光分量的电信号；

第一低通滤波器和第二低通滤波器(45，47)，分别输入所述第一缓冲放大器和所述第二缓冲放大器(43，44)的输出；和

积分器(49)，分别输入所述第一低通滤波器和第二低通滤波器(45，47)的输出，并积分这些输出之间的差。

21.一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源(1)；光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化入射的任意偏振光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体(7)施加电场的一对电极(11，13)；和检测器(9，17，19，21)，将从该光电晶体(7)发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号，其特征在于该方法包括：

设置将从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光的1/4波长板(6)，使所述1/4波长板(6)的电气主轴与所述椭圆偏振光的电气主轴一致，和

设置调节从所述1/4波长板(6)发射的线性偏振光的偏振波面角度的半波长板(8)，当未施加所述电场时来自所述1/4波长板(6)的线性偏振光的偏振波面与所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度为45°-φo时，所述半波长板(8)的电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度为n·45°-φo/2(其中n为整数)。

22.一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源(1)；光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化线性偏振光的偏振状态和发射该光，该线性偏振光的偏振波面与所述光电晶体(7)的电气主轴形成角度45°；基于所述被测量信号向所述光电晶体(7)施加电场的一对电极(11，13)；和检测器(9，17，19，21)，它将从该光电晶体(7)发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号，其特征在于该方法包括：

设置将从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光的1/4波长板(6)，使所述1/4波长板(6)的电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴形成45°角；和

设置调节从所述1/4波长板(6)发射的线性偏振光的偏振波面角度的半波长板(8)，当未施加所述电场时从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，所述半波长板(8)的电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度变为n·45°-φo/2(其中n为整数)。

23.一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源(1)；光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化入射的圆偏振光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体(7)施加电场的一对电极(11，13)；和检测器(9，17，19，21)，将从该光电晶体(7)发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号，其特征在于该方法包括：

设置将所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光变换成线性偏振光的1/4波长板(6)，使所述1/4波长板(6)的电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴形成45°角，和

设置调节从所述1/4波长板(6)发射的线性偏振光的偏振波面角度的半波长板(8)，当未施加所述电场时从所述光电晶体(7)发射的椭圆偏振光中包含的相位差为φo时，所述半波长板(8)的电气主轴与所述光电晶体(7)的电气主轴之间形成的角度变为n·45°-φo/2(其中n为整数)。

24.根据权利要求21至23之一所述的调节电场传感器的方法，其特征在于：

根据φo＝(2π/λ)(no-ne)L确定所述φo，其中，

no是所述光电晶体对正常光的折射率，

ne是所述光电晶体对异常光的折射率，

λ是光在真空中的波长，

L是所述光电晶体在光方向上的长度。

25.根据权利要求21至23之一所述的调节电场传感器的方法，其特征在于：

通过测量确定φo。

26.一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源(1)；光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从所述光源(1)入射的光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体(7)施加电场的一对电极(11，13)；检测器(9，17，19，21)，将从该光电晶体(7)发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号；向所述光电晶体(7)施加基于控制信号(29)的电场的一对控制电极(23，25)；和生成所述控制信号(29)的控制信号生成装置(31)，其特征在于个方法包括：

显示由所述检测器(9，17，19，21)得到的所述交流信号；和

根据显示的所述交流信号调节所述控制信号生成装置(31)，以生成抵消在未施加基于所述被测量信号的电场时从所述光源(1)入射的光的偏振状态变化的所述控制信号(29)。

27.一种调节电场传感器的方法，该电场传感器包括：光源(1)；光电晶体(7)，基于被测量信号对它施加电场，其中双折射率根据该电场变化，并根据该双折射率变化从所述光源(1)入射的光的偏振状态和发射该光；基于所述被测量信号向所述光电晶体(7)施加电场的一对电极(11，13)；检测器(9，17，19，21)，将从该光电晶体(7)发射的光分离成P偏振光分量与S偏振光分量，并得到相应于各偏振光分量的强度之间的差的交流信号；将控制信号(29)加到所述被测量信号的加法器(33)；和生成所述控制信号(29)的控制信号生成装置(31)，其特征在于该方法包括：

显示由所述检测器(9，17，19，21)得到的所述交流信号；和

根据显示的所述交流信号调节所述控制信号生成装置(31)，以生成抵消在未施加基于所述被测量信号的电场时从所述光源(1)入射的光的偏振状态变化的所述控制信号(29)。

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