DE19639948C1 - Optische Meßvorrichtung für elektrische Felder/Spannungen mit planarem Aufbau und optimierter Kleinsignalempfindlichkeit und insbesondere linearer Kennlinie - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrich­ tung entsprechend der obigen Bezeichnung.

Für elektrische Feld-/Spannungsmessung, insbesondere im Be­ reich von Mittelspannungen und Hochspannungen, ist es be­ kannt, den elektrooptischen Doppelbrechungseffekt nach Pockels zu nutzen, der beim Lichtdurchtritt durch kubische Kristalle der Kristallklasse 43m, z. B. Bi₄Ge₃O₁₂ (BGO) und Bi₄Si₃O₁₂ (BSO) und der Kristallklasse 23, z. B. Bi₁₂GeO₂₀ (BGO) und Bi₁₂SiO₂₀ (BSO) zu beobachten ist.

Z.B. aus den Druckschriften DE 34 04 608 C2, EP 0 586 226 A2 und EP 0 083 196 B sind Ausführungsformen einer jeweiligen optischen Meßvorrichtung zum Messen einer elektrischen Feld­ stärke bzw. elektrischer Spannung ins einzelne gehend be­ schrieben bekannt. Prinzipiell ist eine solche Meßvorrichtung für den verwendeten einfallenden Meß-Lichtstrahl als eine op­ tische Reihenschaltung mit einem Zirkularpolarisator (sofern das Meß-Licht nicht bereits als zirkularpolarisierte Strah­ lung einfällt), bestehend aus einem Linearpolarisator (sofern das Meß-Licht nicht bereits als linear polarisierte Strahlung einfällt) und einem 90°-Phasenschieber (z. B. λ/4-Plättchen), mit dem elektrooptischen Pockels-Element (z. B. BSO- oder BGO- Kristall) und mit einem Analysator zur polarisierten Strah­ lungsteilung aufgebaut. Bekanntermaßen werden die zwei im Analysator voneinander getrennten, aus diesem austretenden Teil-Lichtstrahlen zur jeweiligen Intensitätsmessung Meßvor­ richtungen mit optoelektronischem Wandlereingang zugeführt. Diese elektronischen Meßvorrichtungen geben elektrische Si­ gnale ab, die je nach vorgesehener Signalverarbeitung direkt oder indirekt ein jeweiliges Maß für eine elektrische Feld­ stärke bzw. eine elektrische Spannung sind, die in dem Kri­ stall des erwähnten Pockels-Elements elektrisch wirksam ge­ worden ist. Diese elektrische Feldstärke bzw. Spannung kann, wie bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, vorgebbar transversal zur Richtung des Meßlichts im Pockels-Element zur Einwirkung gebracht sein.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß in der oben ange­ gebenen Reihenschaltung optische Elemente bekanntermaßen in der optischen Reihenfolge auch vertauscht angeordnet sein können.

Im (erwähnten) Stand der Technik sind Beispiele elektroni­ scher Signalverarbeitung der optoelektronisch umgesetzten In­ tensitätssignale der aus dem Analysator ausgetretenen Teil­ strahlen beschrieben. Für die Messung kleiner Spannungen bzw. kleiner Feldstärken ist für viele Anwendungsfälle von Inter­ esse, eine möglichst hohe Nullpunktsempfindlichkeit der Meß­ vorrichtung vorliegen zu haben. Dabei kann zusätzlich von In­ teresse sein, daß die Kennlinie bei maximaler Nullpunktsemp­ findlichkeit sich möglichst linear fortsetzt, d. h. das erhal­ tene elektrische Meßsignal möglichst linear-proportional der jeweiligen Größe der zu messenden Spannung bzw. -Feldstärke ist.

Ein (weiteres) Erfordernis für die technische Brauchbarkeit einer einschlägigen Meßvorrichtung ist deren konstruktiver Aufbau. Es wurde festgestellt, daß ein planarer Aufbau der Vorrichtung (mit einer wie oben angegebenen optischen Reihen­ schaltung) technisch besonders vorteilhaft ist.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die technischen Maßnahmen anzugeben, mit denen für einen wie im Zusammenhang mit der Erfindung noch beschriebenen planaren Aufbau eine maximale/optimale Nullpunkts- Kleinsignalempfindlichkeit zu erreichen ist. Eine Weiterbil­ dung dieser Aufgabe ist, eine auch möglichst weit angenähert lineare Kleinsignalempfindlichkeit zu erreichen, für deren Linearisierung nur geringe Einbuße an optimaler Nullpunkt­ sempfindlichkeit hinzunehmen ist.

Diese jeweilige Aufgabe wird durch jeweils erfindungsgemäß getroffene Wahl der Orientierung der kristallographischen Achsen einerseits und der Orientierung der Schliff-Flächen und der Bemessung der aktiven Länge des Kristallkörpers ande­ rerseits des verwendeten Pockels-Kristalls gelöst, nämlich wie dies in den Patentansprüchen 1 bis 4 (für jeweilige Kristalle) angegeben ist.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß für einen hier in Frage kommenden kubischen Kristall, der zusätz­ lich zu dem elektrooptischen Pockels-Effekt außerdem auch op­ tische Aktivität zeigt (kubische Kristalle der Klasse 23, z. B. Bi₁₂GeO₂₀ (BGO) und Bi₁₂SiO₂₀ (BSO)), durch kristallspezi­ fisch selektive Wahl der Orientierung der optischen Achse und der jeweiligen Schliff-Flächen optimierte Nullpunktsempfind­ lichkeit bei gegebenenfalls aufgabengemäß auch zusätzlich li­ nearer Kennlinie zu erzielen ist. Bei den Schliff-Flächen handelt es sich um diejenigen Flächen des Kristallkörpers, die als Eintrittsfläche bzw. Austrittsfläche für das Meß- Licht und die z. B. für das Anlegen der zu messenden elektri­ schen Spannung (hier im Pockels-Kristall transversal zur Lichtrichtung) der Erfindung entsprechend vorgegeben vorgese­ hen sind.

Der weiteren Erläuterung der Erfindung dient die anhand bei­ gefügter Figuren gegebene weitere Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer planar aufgebauten Meßvorrichtung mit darin enthaltenem erfindungsgemäß orientiertem und bemessenem kubischem Pockels-Kristall, der zusätzlich zum elektroopti­ schen Effekt auch optische Aktivität aufweist.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Erfindung,

Fig. 2 zeigt ein Beispiel zur Erläuterung einer erfin­ dungsgemäßen Orientierung der hergestellten Außen­ flächen des Kristallkörpers, bezogen auf die kri­ stallographischen Gitterachsen.

Die Fig. 1 zeigt den planaren Aufbau mit der Reihenschaltung eines Polarisators 11 für die mit dem Pfeil 11a angegebene lineare Polarisation des in einem Umlenkprisma 10 wie darge­ stellten umgelenkten Meß-Lichtstrahls 12. Mit 14 ist ein λ/4- Plättchen mit den langsamen und schnellen Achsen 14b und 14c bezeichnet, das, wie mit 14a angegeben, zirkulare Polari­ sation des Meß-Lichtstrahls 12 bewirkt. Mit 15 ist der Pockels-Kristall mit noch genauer anzugebender erfindungsgemäßer Orientierung/Bemessung bezeichnet. Auftretender Pockels- Effekt bewirkt, daß der in den Kristall 15 eingetretene zir­ kular polarisierte Meß-Lichtstrahl 12 als im allgemeinen el­ liptisch polarisierter Strahl mit in einem bestimmten Maß ge­ drehter Hauptachse der Schwingungsellipse wieder austritt. Mit 15a ist die elliptische Polarisation angedeutet. Nachfol­ gend ist als Analysator 16 ein polarisierender Strahlteiler­ würfel vorgesehen, dessen Analysatorachsen mit 16a, 16b be­ zeichnet sind. Dieser Strahlteilerwürfel 16 teilt eintreten­ des elliptisch polarisiertes Meß-Licht in die beiden recht­ winkelig zueinander polarisierten Meß-Teillichtstrahlen 17 ₁ und 17 ₂ auf, wobei der Teilstrahl 17 ₂ durch ein noch weiteres Umlenkprisma 18 dem Teillichtstrahl 17 ₁ parallel gerichtet umgelenkt ist. Wesentliche Merkmale dieses planaren Aufbaus sind, daß sämtliche optischen Elemente 10 bis 18 mit jeweils einer Fläche derselben als Basis-Montagefläche auf einer Mon­ tageplatte 20 befestigt angeordnet sind und der einfallende Meß-Lichtstrahl 12 und die das Meßsignal enthaltenden Meß- Teillichtstrahlen 17 ₁ und 17 ₂ in eine Ebene parallel zur Ba­ sis-Montageplatte 20 der Vorrichtung und vorzugsweise recht­ winkelig zur Front der Vorrichtung ein-/austretend (wie aus der Fig. 1 ersichtlich) gerichtet sind. Dieses Prinzip des planaren Aufbaus ist trotz höchster Anforderung an die Präzi­ sion der örtlichen und winkelmäßig ausgerichteten Anordnung mit technisch vernünftigem Aufwand nicht nur zu realisieren, sondern in der Anwendung auch zu handhaben.

In Fig. 1 ist mit dem Pfeil E auf die eingestellte Ausrich­ tung des elektrischen Feldes hingewiesen, das als zu messen­ des Feld den Kristall 15 durchdringt. Mit E' ist mit gestri­ cheltem Pfeil eine dazu rechtwinkelige alternative Möglich­ keit der Ausrichtung des elektrischen Meßfeldes angedeutet. Diese Ausrichtungen sind transversale Ausrichtungen, nämlich rechtwinkelig zur Richtung des Meß-Lichtstrahls 12 im Kri­ stall 15. Für den Fall einer elektrischen Spannungsmessung sieht man auf dem Kristall 15 auf denjenigen Flächen dessel­ ben, die vom Pfeil E (E') in der Fig. 1 durchstoßen sind, Elektroden vor. Zwischen diesen wird die zu messende elektri­ sche Spannung angelegt. Mit 19 ist (für ein Feld E) die vor­ derseitig sichtbare Elektrode eines solchen Elektrodenpaares dargestellt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist in der Meßvorrichtung mit planarem Aufbau ein Kristallkörper eines kubischen elek­ trooptischen Kristalls mit zusätzlicher optischer Aktivität (Drehwinkel ρ der Drehung der Polarisation) der Klasse 23 (z. B. BSO, BGO . . .) vorgesehen. Vorgegebene Flächen dieses Kristallkörpers 15 sind mit anspruchsgemäßer Orientierung be­ zogen auf das Kristallgitter (x, y, z-Gitterachsen) des ver­ wendeten Kristalls durch entsprechendes Schleifen des vorge­ sehenen Kristalls erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, daß diese sechs Flächen des in Fig. 1 dargestellten Kristallkör­ pers im Regelfall keine kristallographischen Flächen des Kristalls sind. Diese Flächen sind die des Lichtstrahl-(12)- Eintritts bzw. -Austritts und die des Eintritts bzw. Aus­ tritts des Vektors E des zu messenden elektrischen Feldes bzw. die des Elektrodenpaares 19, das für zu messende, am Kristall anliegende elektrische Spannung vorgesehen ist.

Bezüglich des Begriffes "Lichtstrahl" sei darauf hingewiesen, daß damit jegliche Strahlung eingeschlossen ist, die für Mes­ sungen mit dem Pockels-Effekt anwendbar ist.

Die Fig. 2 zeigt ein Bild, aus dem für den Kristallkörper 15 des kubischen Kristalls erkennbar zu entnehmen ist, wie eine schon bekannte Orientierung einer einschlägigen Meßvorrich­ tung mit Pockels-Effekt gewählt ist. Bei der in Fig. 2 wie­ dergegebenen Orientierung trifft der Meß-Lichtstrahl 12 senk­ recht auf eine Fläche a des Kristallkörpers 15 auf und tritt aus diesem durch die dazu parallele, gegenüberliegende (in der Darstellung der Fig. 2 nicht sichtbare) Fläche a' senk­ recht hindurch wieder aus. Die Flächen a und a' des Kristall­ körpers 15 sind so geschliffen, daß der Lichtstrahl 12 einer­ seits senkrecht zu einer der Gitterachsen des kubischen Kri­ stalls, z. B. orthogonal zur z-Achse, und andererseits in ei­ ner Ebene 115 im Kristallkörper 15 verläuft, die durch diese (gewählte) Gitterachse und die Winkelhalbierende der beiden weiteren Gitterachsen (x- und y-Achse) aufgespannt wird. Da­ mit gleichbedeutend ist jede andere Strahlrichtung im Kri­ stallkörper, die durch eine vielfache Drehung des Strahls um 90° um diejenige Achse erreicht wird, zu der der Strahl senk­ recht orientiert ist. Mit anderen Worten heißt dies, daß das für das vorangehend angegebene Beispiel die Achsen x, y und z auch zyklisch vertauscht sein können.

In Fig. 2 ist der zu dieser Richtung des Meß-Lichtstrahls 12 senkrecht ausgerichtete Vektor E des (zu messenden) im Kri­ stallkörper 15 wirksam werdenden elektrischen Feldes angege­ ben. Zur erfindungsgemäßen Ausrichtung des elektrischen Fel­ des E genügt nunmehr die Angabe der erfindungsgemäß zu bemes­ senden Größe des Winkels Φ zwischen derjenigen Gitterachse (z. B. z), zu welcher der Meß-Lichtstrahl senkrecht orientiert ist und der Richtung des elektrischen Feldes E. Bisher be­ kannt geworden sind für diesen Winkel Φ lediglich Bemessun­ gen von 0° und 90°. Erst davon abweichende erfindungsgemäße Werte für den Winkel Φ (zusammen mit noch weiter unten defi­ nierter erfindungsgemäßer Bemessung für die Länge L des Kri­ stallkörpers 15 in Richtung der hindurchtretenden Lichtstrah­ lung 12) ergeben die aufgabengemäß zu erreichenden Optimie­ rungen.

Wegen der vorgesehenen (bezogen auf die hindurchtretende Lichtstrahlung 12) transversalen Ausrichtung des zu messenden elektrischen Feldes E sind die Flächen a und a' einerseits und c und c' andererseits, letztere orthogonal zur Richtung des elektrischen Feldes E ausgerichtet, rechtwinkelig zuein­ ander angeordnet ausgerichtet. Die weiteren Flächen b und b' des Kristallkörpers 15 müssen dann nicht notwendigerweise ebenfalls rechtwinkelig zu den Flächen a, a' und c, c' ausge­ richtet sein. Insgesamt rechtwinkelige Ausrichtung der Flä­ chen des Kristallkörpers 15 ist jedoch üblich.

Die nachfolgend wiedergegebene Tabelle I

gibt die vom Stand der Technik abweichenden erfindungsgemäßen Werte des Winkels Φ für die aufgabengemäße Optimierung der Nullpunktsempfindlichkeit an. Das erfindungsgemäß erreichbare Optimum ist jedoch noch von dazugehörig bemessener Länge des Kristallkörpers abhängig. Für erfindungsgemäß verwendete zu­ sätzlich optisch aktive Kristalle kann diese Längenangabe durch das Maß der über die Länge L resultierenden, auf der optischen Aktivität beruhenden Drehung ρ der Polarisation­ sebene ausgedrückt werden. Die Angabe der resultierenden Dre­ hung ρ ist nämlich unabhängig vom jeweils verwendeten Kri­ stallmaterial und somit für alle erfindungsgemäß in Frage kommenden Kristalle gültig. Mit anderen Worten heißt dies, der Kristallkörper 15 ist mit L (= Abstand der Flächen a und a' voneinander in Richtung der Strahlung 12) so lang bemes­ sen, daß aufgrund der jeweiligen (feldstärkeunabhängigen) op­ tischen Aktivität des Kristallmaterials die Polarisations­ richtung (z. B. linear polarisierten Lichts) um das Maß des angegebenen resultierenden Winkels ρ gedreht wird.

Wie aus Tabelle I ersichtlich, ergeben sich Wertepaare für den Winkel Φ und die Drehung ρ, und zwar je vier alternative Ergebnisse für rechtsdrehende optische Aktivität, gesehen in Lichtrichtung 12 mit ρ größer 0, und für linksdrehende opti­ sche Aktivität mit ρ kleiner null. Bekanntermaßen hängt das Vorzeichen der optischen Aktivität im wesentlichen von den für das Wachstum des Kristalls herrschenden Züchtungsbedin­ gungen ab.

Wie schon oben angegeben, gelten die obigen Wertepaare für eine Meßvorrichtung, bei der die optischen Achsen 16a, 16b des Analysators 16 der planaren Montage entsprechend im Win­ kel 0° bzw. 90° zur Montagefläche 20 ausgerichtet sind. Die Fig. 1 zeigt dafür ein Beispiel.

Die Zeilen 5, 6, 7 und 8 der Tabelle II

geben die entsprechenden Wertepaare des Winkels Φ und der Drehung ρ an, die erfindungsgemäß alternativ dann zu wählen sind, wenn entsprechend der Weiterbildung der Aufgabe mög­ lichst lineare Kennlinie ab dem Nullpunkt mit wenigstens an­ genähert maximaler Nullpunktsempfindlichkeit erreicht sein soll.

Aus den Tabellen I und II ist zu ersehen, daß die aufgabenge­ mäß jeweils optimierten Ergebnisse mit Werten für den Winkel Φ erreicht werden, die vom bekannten (0° und ganzen Vielfa­ chen von 90°) bemessen sind.

An sich ist es technisch möglich, auf Zehntel Grad genau aus­ gerichtete Flächen an einem Kristallkörper 15 durch Schleifen herzustellen. Für die Erfindung ist auszusagen, daß eine Win­ kelabweichung von beispielsweise 10° für den Winkel Φ zu etwa 20% Abweichung vom Optimalwert führt. Dies interessiert ins­ besondere für die Beispiele 5 bis 8, bei denen ein abwägender Kompromiß zwischen dem Maß der erreichten Linearisierung der Kennlinie und der Maximierung der Nullpunktsempfindlichkeit für das gesamte Kleinsignalverhalten als Ziel der Erfindung eingeschlossen ist.

Claims (6)

1. Meßvorrichtung für elektrisches Feld bzw. elektrische Spannung, vorzugsweise im Mittel- und Hochspannungsbereich anzuwenden,
mit elektrooptisch doppelbrechendem (Pockels-) Effekt wirken­ dem Kristallkörper (15) in der Vorrichtung zusammen mit einer Polarisatoreinrichtung (11, 14) und einer Analysatoreinrich­ tung (16) mit 0° und 90° Ausrichtung der optischen Analysa­ torachsen (16a, 16b) bezogen auf die Montageebene (20) des planaren Aufbaus dieser Vorrichtung,
wobei der Kristallkörper (15) kubische Kristallstruktur der Kristallklasse 23 zusammen mit optischer Aktivität hat, wobei vorgesehen ist, daß ein Meß-Lichtstrahl (12) so gerich­ tet durch den Kristallkörper (15) hindurchtritt, daß dort dessen Richtung/Weg senkrecht zu einer der Gitterachsen (z) der Kristallstruktur ausgerichtet ist und er dort in einer Ebene (115) verläuft, die durch diese Gitterachse (z) und die Winkelhalbierende der beiden weiteren Gitterachsen (x, y) aufgespannt ist,
wobei das im Kristallkörper (15) wirksame, zu messende elek­ trische Feld (E) orthogonal zur Richtung des Meß-Lichtstrahls (12) im Kristallkörper (15) ausgerichtet ist,
wobei zwei einander gegenüberliegende Flächen (a, a') des Kristallkörpers (15) orthogonal zur durch diese Flächen hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einen solchen Abstand (L) voneinander haben, daß sich eine resultierende Winkeldrehung (ρ) aufgrund der optischen Aktivität für die Polarisation der Meß-Licht­ strahlung (12) ergibt,
wobei zwei weitere Flächen (c, c') des Kristallkörpers ortho­ gonal zur vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einerseits und (c, c') andererseits rechtwinkelig zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen der zur Meß-Lichtstrahlung (12) senk­ rechten Gitterachse (z) und der vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ein Winkel (Φ) der Größe A° vorliegt und wobei bei rechtsdrehender optischer Aktivität, gesehen in Richtung der Meß-Lichtstrahlung (12) im Kristallkörper (15), die Länge (L) des Kristallkörpers (15) in Richtung der hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) eine optisch aktive Drehung mit einem resultierenden Winkel (ρ) der Größe B° er­ gibt:
mit einem der Wertepaare (A°; B°)
= 298° ± T₁°; 81° ± 5°
= 241° ± T₁°; 98° ± 5°
= 118° ± T₁°; 81° ± 5°
= 61° ± T₁°; 98° ± 5°
mit T°₁ = maximal 10° als Toleranzbreite.

2. Meßvorrichtung für elektrisches Feld bzw. elektrische Spannung, vorzugsweise im Mittel- und Hochspannungsbereich anzuwenden,
mit elektrooptisch doppelbrechendem (Pockels-)Effekt wirken­ dem Kristallkörper (15) in der Vorrichtung zusammen mit einer Polarisatoreinrichtung (11, 14) und einer Analysatoreinrich­ tung (16) mit 0° und 90° Ausrichtung der optischen Analysa­ torachsen (16a, 16b) bezogen auf die Montageebene (20) des planaren Aufbaus dieser Vorrichtung,
wobei der Kristallkörper (15) kubische Kristallstruktur der Kristallklasse 23 zusammen mit optischer Aktivität hat,
wobei vorgesehen ist, daß ein Meß-Lichtstrahl (12) so gerich­ tet durch den Kristallkörper (15) hindurchtritt, daß dort dessen Richtung/Weg senkrecht zu einer der Gitterachsen (z) der Kristallstruktur ausgerichtet ist und er dort in einer Ebene (115) verläuft, die durch diese Gitterachse (z) und die Winkelhalbierende der beiden weiteren Gitterachsen (x, y) aufgespannt ist,
wobei das im Kristallkörper (15) wirksame, zu messende elek­ trische Feld (E) orthogonal zur Richtung des Meß-Lichtstrahls (12) im Kristallkörper (15) ausgerichtet ist,
wobei zwei einander gegenüberliegende Flächen (a, a') des Kristallkörpers (15) orthogonal zur durch diese Flächen hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einen Abstand (L) voneinander haben, der eine resultierende Winkeldrehung (ρ) aufgrund der opti­ schen Aktivität für die Polarisation der Meß-Lichtstrahlung (12) ergibt,
wobei zwei weitere Flächen (c, c') des Kristallkörpers ortho­ gonal zur vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einerseits und (c, c') andererseits rechtwinkelig zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen der zur Meß-Lichtstrahlung (12) senk­ rechten Gitterachse (z) und der vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ein Winkel (Φ) der Größe A° vorliegt und wobei bei linksdrehender optischer Aktivität, gesehen in Richtung der Meß-Lichtstrahlung (12) im Kristallkörper (15), die Länge (L) des Kristallkörpers (15) in Richtung der hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) eine optisch aktive Drehung mit einem resultierenden Winkel (ρ) der Größe B° er­ gibt:
mit einem der Wertepaare (A°; B°)
= 298° ± T₁°; 98° ± 5°
= 241° ± T₁°; 81° ± 5°
= 118° ± T₁°; 98° ± 5°
= 61° ± T₁°; 81° ± 5°
mit T°₁ = maximal 10° als Toleranzbreite.

3. Meßvorrichtung für elektrisches Feld bzw. elektrische Spannung, vorzugsweise im Mittel- und Hochspannungsbereich anzuwenden,
mit elektrooptisch doppelbrechendem (Pockels-)Effekt wirken­ dem Kristallkörper (15) in der Vorrichtung zusammen mit einer Polarisatoreinrichtung (11, 14) und einer Analysatoreinrich­ tung (16) mit 0° und 90° Ausrichtung der optischen Analysa­ torachsen (16a, 16) bezogen auf die Montageebene (20) des planaren Aufbaus dieser Vorrichtung,
wobei der Kristallkörper (15) kubische Kristallstruktur der Kristallklasse 23 zusammen mit optischer Aktivität hat,
wobei vorgesehen ist, daß ein Meß-Lichtstrahl (12) so gerich­ tet durch den Kristallkörper (15) hindurchtritt, daß dort dessen Richtung/Weg senkrecht zu einer der Gitterachsen (z) der Kristallstruktur ausgerichtet ist und er dort in einer Ebene (115) verläuft, die durch diese Gitterachse (z) und die Winkelhalbierende der beiden weiteren Gitterachsen (x, y) aufgespannt ist,
wobei das im Kristallkörper (15) wirksame, zu messende elek­ trische Feld (E) orthogonal zur Richtung des Meß-Lichtstrahls (12) im Kristallkörper (15) ausgerichtet ist,
wobei zwei einander gegenüberliegende Flächen (a, a') des Kristallkörpers (15) orthogonal zur durch diese Flächen hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einen solchen Abstand (L) voneinander haben, daß sich eine resultierende Winkeldrehung (ρ) aufgrund der optischen Aktivität für die Polarisation der Meß-Licht­ strahlung (12) ergibt,
wobei zwei weitere Flächen (c, c') des Kristallkörpers ortho­ gonal zur vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einerseits und (c, c') andererseits rechtwinkelig zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen der zur Meß-Lichtstrahlung (12) senk­ rechten Gitterachse (z) und der vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ein Winkel (Φ) der Größe A° vorliegt und wobei bei rechtsdrehender optischer Aktivität, gesehen in Richtung der Meß-Lichtstrahlung (12) im Kristallkörper (15), die Länge (L) des Kristallkörpers (15) in Richtung der hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) eine optisch aktive Drehung mit einem resultierenden Winkel (ρ) der Größe B° er­ gibt:
mit einem der Wertepaare (A°; B°)
= 325° ± T₁°; 95° ± 5°
= 80° ± T₁°; 103° ± 5°
= 260° ± T₁°; 103° ± 5°
= 145° ± T₁°; 95° ± 5°
mit T₁ = maximal 10° als Toleranzbreite.

4. Meßvorrichtung für elektrisches Feld bzw. elektrische Spannung, vorzugsweise im Mittel- und Hochspannungsbereich anzuwenden,
mit elektrooptisch doppelbrechendem (Pockels-) Effekt wirken­ dem Kristallkörper (15) in der Vorrichtung zusammen mit einer Polarisatoreinrichtung (11, 14) und einer Analysatoreinrich­ tung (16) mit 0° und 90° Ausrichtung der optischen Analysa­ torachsen (16a, 16) bezogen auf die Montageebene (20) des planaren Aufbaus dieser Vorrichtung,
wobei der Kristallkörper (15) kubische Kristallstruktur der Kristallklasse 23 zusammen mit optischer Aktivität hat,
wobei vorgesehen ist, daß ein Meß-Lichtstrahl (12) so gerich­ tet durch den Kristallkörper (15) hindurchtritt, daß dort dessen Richtung/Weg senkrecht zu einer der Gitterachsen (z) der Kristallstruktur ausgerichtet ist und er dort in einer Ebene (115) verläuft, die durch diese Gitterachse (z) und die Winkelhalbierende der beiden weiteren Gitterachsen (x, y) aufgespannt ist,
wobei das im Kristallkörper (15) wirksame, zu messende elek­ trische Feld (E) orthogonal zur Richtung des Meß-Lichtstrahls (12) im Kristallkörper (15) ausgerichtet ist,
wobei zwei einander gegenüberliegende Flächen (a, a') des Kristallkörpers (15) orthogonal zur durch diese Flächen hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einen Abstand (L) voneinander haben, der eine resultierende Winkeldrehung (ρ) aufgrund der opti­ schen Aktivität für die Polarisation der Meß-Lichtstrahlung (12) ergibt,
wobei zwei weitere Flächen (c, c') des Kristallkörpers ortho­ gonal zur vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ausgerichtet sind, und diese Flächen (a, a') einerseits und (c, c') andererseits rechtwinkelig zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen der zur Meß-Lichtstrahlung (12) denk­ rechten Gitterachse (z) und der vorgesehenen Richtung des elektrischen Feldes (E) ein Winkel (Φ) der Größe A° vorliegt und wobei bei linksdrehender optischer Aktivität, gesehen in Richtung der Meß-Lichtstrahlung (12) im Kristallkörper (15), die Länge (L) des Kristallkörpers (15) in Richtung der hin­ durchtretenden Meß-Lichtstrahlung (12) eine optisch aktive Drehung mit einem resultierenden Winkel (ρ) der Größe B° er­ gibt:
mit einem der Wertepaare (A°; B°)
= 280° ± T₁°; 103° ± 5°
= 215° ± T₁°; 95° ± 5°
= 100° ± T₁°; 103° ± 5°
= 35° ± T₁°; 95° ± 5°
mit T₁ = maximal 10° als Toleranzbreite.

5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Toleranzbreite (T₁) maximal 2° beträgt.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die To­ leranzbreite für den Winkel (ρ) kleiner als 1° bemessen ist.