JP2000039528A

JP2000039528A - 導波路型光部品およびそれを用いた光ファイバ電流センサ

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Publication number: JP2000039528A
Application number: JP10207280A
Authority: JP
Inventors: Hajime Takeya; 元竹谷; Kiichi Yoshiara; 喜市吉新; Masakazu Takabayashi; 正和高林; Hidefusa Uchikawa; 英興内川; Naoteru Ochi; 直輝越智; Kiyoshi Kurosawa; 潔黒澤; Kazunori Yamashita; 和徳山下
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で、信頼性が高く、低コストの導波路型
光部品及びこれを用いた光ファイバ電流センサを提供す
ることを目的とする。【解決手段】本発明による光ファイバ電流センサは、
光源６１、光源の光を伝送する伝送用光ファイバ６２、
偏光子、センサ用光ファイバ６６、偏光分離素子、伝送
用光ファイバ７１、７２、受光器７３、７４から構成さ
れるものであり、偏光子及び偏光分離素子が、同一基板
上に作製された導波路型光部品７６によって構成され
る。偏光子及び偏光分離素子が、同一基板上に作製され
た導波路型光部品で構成されるため、光学系の部品数と
光路の調整箇所を低減でき、低コストで信頼性の高い光
ファイバ電流センサが提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板上に形成さ
れた導波路型光部品に関するもの、およびそれを用いた
電力設備の監視等に使用する光ファイバ電流センサに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、絶縁性が高い、小型化が可能であ
る等のことから電力設備の監視用として光ファイバ電流
センサが注目されている。光ファイバ電流センサは、フ
ァラデー効果を利用し、電流の測定を行うセンサであ
る。ファラデー効果とは、磁界と同じ方向に直線偏光を
通すと直線偏光の偏波面が磁界の強さに比例して回転す
る現象であり、磁界の強さは測定を行う電流の大きさに
比例するため、磁界の大きさに比例する偏波面の回転角
度を測定することによって電流を求めることができる。

【０００３】以下に、従来例に基づき原理を説明する。
図１８は例えば特開平７−３３３２５６号公報に示され
た従来の光ファイバ電流センサの一例を示すものであ
る。図において１０１は伝送用光ファイバ、１０２は光
学系収納箱で、レンズ１０３、偏光子１０４、集光レン
ズ１０５、レンズ１０７、偏光分離素子１０８、集光レ
ンズ１０９、１１０が収納され、主たる光部品を構成す
る。また、１０６はセンサ用光ファイバ、１１１、１１
２は伝送用光ファイバ、１１３は被測定物の導体であ
る。図では省略されているが、伝送用光ファイバ１０１
には光源が、伝送用光ファイバ１１１、１１２にはそれ
ぞれ受光器が接続される。

【０００４】次に図に従って、光源から出射された光が
受光器へどの様に導かれるについて説明する。光源から
の光は伝送用光ファイバ１０１により導かれ、光学系収
納箱１０２に固定された一端より出射される。ここで、
光はレンズ１０３によって平行光へと変換される。次い
で、偏光子１０４により平行光から直線偏光が取り出さ
れ、集光レンズ１０５により集光され、センサ用光ファ
イバ１０６へ結合される。この様にしてセンサ用ファイ
バ内へ導入された直線偏光の偏波面は、導体１１３の回
りを周回する間にファラデー効果によってθｆだけ回転
する。その後、センサ用光ファイバ１０６から出射され
る光は、偏光分離素子１０７により直交する２つの直線
偏光に分離され、それぞれの直線偏光は、集光レンズ１
０９および１１０によって集光される。そして、伝送用
光ファイバ１１１および１１２に結合され、受光器へと
導かれる。

【０００５】以上のような構成の光ファイバ電流センサ
においては、電流量は以下のようにして求めることがで
きる。ファラデー回転角θｆは次式（１）で表される。 θｆ＝Ｖ・Ｎ・Ｉ・・・・・・・（１）ここで、Ｖはベルデ定数、Ｎはセンサ用ファイバの導体
の回りの巻数、Ｉは導体を流れる電流である。一方、光
ファイバ電流センサの変調度Ｓは次式（２）で表され
る。Ｓ＝（Ｉ₁−Ｉ₂）／（Ｉ₁＋Ｉ₂）＝ｓｉｎ（２θｆ）・・・（２）ここで、Ｉ₁、Ｉ₂は２つの受光器各々で検出される光の
強度を表す。ここで、ファラデー回転角θｆが十分に小
さい場合は、式（２）は次式（３）で表すことができ
る。Ｓ＝ｓｉｎ（２θｆ）＝ｓｉｎ（２Ｖ・Ｎ・Ｉ） ≒２Ｖ・Ｎ・Ｉ・・・・・（３）このようにして、変調度Ｓを求めることにより、導体１
１３を流れる電流Ｉを求めることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ電流
センサは、以上のように構成されていたので、センサ用
光ファイバへの入出射光学系を構成するために、光学系
収納箱１０２に示されるような数多くの光学部品を用い
る必要があり、また、例えばウオラストンプリズムなど
高額の部品が必要であるため光学系の価格が高額になる
という問題点があった。また、これらの光学部品を所定
の性能を満足するように配置するためには多くの調整箇
所があり、そのため、製造に時間がかかること、調整箇
所の信頼性を維持することが困難等の問題点があった。

【０００７】一方、光学部品としては、特開昭６３−１
８２６０８号公報、特開平１−５５５０５号公報に記載
されているようなものがあり、これらは基板上に導波路
と偏光分離手段とを形成し、２つの異なる光を出力させ
るものである。特開昭６３−１８２６０８号公報では、
異なる偏光を取り出すために、２個の方向性結合器を２
本の単一モード光導波路で連結したマッハ・ツェンダ型
光干渉計を構成し、これら２本の光導波路に沿った複屈
折値の線積分の差が、使用光波長の１／２になるように
して、異なる偏光を取り出すものである。また、特開平
１−５５５０５号公報では、２本の導波路からなる光結
合部において、結合長の違いによって異なる偏光を分離
するものである。しかしながら、前者では薄膜ヒータを
用いる必要があり、薄膜ヒータを使用しないで互いに直
交する光を取り出すのは困難である。また、後者におい
ても、互いに直交する光を取り出す結合長の設定が困難
で、いずれの構成も光ファイバ電流センサで必要とされ
る、偏光された光を確実に取り出すことが容易ではなか
った。

【０００８】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、光学部品が点数の少なく、低コ
ストで信頼性の高いセンサ用光ファイバへの入出射用光
学部品、すなわち導波路型光部品を得ることを目的とし
ており、また、前記入出射用光学部品を用いた低コスト
で信頼性の高い光ファイバ電流センサを得ることを目的
とするものである。さらに、偏光された光を確実に取り
出すことのできる導波路型光部品を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
導波路型光部品は、基板上に形成された導波路と、該導
波路を少なくとも２つに分岐する分岐部と、分岐された
前記それぞれの導波路中に偏光分離手段を備え、前記導
波路に入射され、前記偏光分離手段により偏光分離され
た光のうち少なくとも２つは互いに直交する偏光である
ことを特徴とするものである。

【００１０】本発明の請求項２に係る導波路型光部品
は、請求項１において、偏光分離手段を備えた第２の導
波路をさらに備えたものである。

【００１１】本発明の請求項３に係る導波路型光部品
は、請求項１において、導波路は双方向の光を伝搬し、
前記導波路中の分岐部が合分波機能を備えた分岐部であ
ることを規定するものである。

【００１２】本発明の請求項４に係る導波路型光部品
は、請求項１乃至３のいずれか１項において、偏光分離
手段が金属層と誘電体層が交互に積層された積層型偏光
子であることを規定するものである。

【００１３】本発明の請求項５に係る導波路型光部品
は、請求項１乃至３のいずれか１項において、基板がＬ
ｉＮｂＯ₃基板からなり、偏光分離手段がプロトン交換
導波路及び／またはその上に金属膜の形成されたチタン
拡散導波路であることを規定するものである。

【００１４】本発明の請求項６に係る光ファイバ電流セ
ンサは、光源から発せられた光を直線偏光にする偏光
部、該偏光部で偏光された光が伝搬されファラデー効果
により電流を計測する光ファイバセンサ部、該光ファイ
バセンサ部から出射された光を、基板上に形成された導
波路中に備わる分岐部で少なくとも２つに分波し、分波
されたそれぞれの光のうち少なくとも２つは互いに直交
するように偏光分離する導波路型光部品、及び偏光分離
された光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備えたもので
ある。

【００１５】本発明の請求項７に係る光ファイバ電流セ
ンサは、光源から発せられた光を、基板上に形成され偏
光分離手段を有する第１の導波路で直線偏光にする偏光
部を備えた導波路型光部品、前記偏光部で偏光された光
が伝搬されファラデー効果により電流を計測する光ファ
イバセンサ部、該光ファイバセンサ部から出射された光
を、前記基板上に形成された第２の導波路中に備わる分
岐部で少なくとも２つに分波し、分波されたそれぞれの
光のうち少なくとも２つは互いに直交するように偏光分
離する偏光分離手段をさらに備えた前記導波路型光部
品、及び偏光分離された光をそれぞれ受光部に導く伝送
部を備えたものである。

【００１６】本発明の請求項８に係る光ファイバ電流セ
ンサは、光源から発せられた光を、基板上に形成され第
１の偏光分離手段を有する導波路で直線偏光にする偏光
部と、偏光された光を出射するポート部とを備えた導波
路型光部品、前記ポート部から出射された光が伝搬され
ファラデー効果により電流を計測する光ファイバセンサ
部、該光ファイバセンサ部の一端に設けられ伝搬された
光を反射する反射ミラー、該反射ミラーで反射され前記
光ファイバセンサ部で伝搬され前記ポート部を介して再
び前記導波路型光部品の前記導波路へ入射された光を、
前記導波路中であって前記第１の偏光分離手段と前記ポ
ートとの間に形成された分岐部で少なくとも２つに分波
し、分波されたそれぞれの光のうち少なくとも２つは互
いに直交するように偏光分離する第２の偏光分離手段を
さらに備えた前記導波路型光部品、及び偏光分離された
光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備えたものである。

【００１７】本発明の請求項９に係る光ファイバ電流セ
ンサは、光源から発せられた光を直線偏光にする偏光
部、該偏光部で偏光された光が伝搬されファラデー効果
により電流を計測する光ファイバセンサ部、該光ファイ
バセンサ部から出射された光を、少なくとも２つに分波
し、分波されたそれぞれの光のうち少なくとも２つは互
いに直交するように偏光分離する偏光分離部、及び偏光
分離された光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備えた光
ファイバ電流センサにおいて、前記偏光部及び前記偏光
分離部の少なくとも一方を一基板上に形成された導波路
と、該導波路中に偏光分離手段とを備えた光部品で構成
したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の導
波路型光部品の一実施の形態を示す斜視図である。図１
の光部品は例えば、従来技術の電流センサで示した光学
系収納箱に相当する部分を示す。図２は、図１のＡ−Ａ
線断面摸式図である。図１および図２において、シリコ
ン基板３上のクラッド１１中にコア１０が形成され、こ
のコア１０が導波路４、５、６をなしている。入力ポー
ト１から導入された光は入力用導波路４を通って分岐部
７で分岐される。そして出力用導波路５、６に導かれ、
クラッド１１中に形成された溝９の出力用導波路５、６
中に挿入された積層型偏光子８ａ、８ｂで直線偏光され
て、出力ポート２ａ、２ｂから出射される。なお、図に
おいて、ポート近傍に記載された矢印は光の進行方向を
示す。図３は、積層型偏光子８の構成を示したものであ
る。図３において、積層型偏光子８ａ、８ｂは、金属膜
１２と誘電体膜１３とが多層状に積層されて構成され
る。図３に示したように、入射光１４はＴＥ偏光、ＴＭ
偏光の２方向を有し、この内偏光の方向が金属膜１２の
方向と垂直の方向であるＴＭ偏光のみが積層型偏光子８
を通過することができる。この積層型偏光子は上述した
ように多層膜から構成されるので、厚さは約３０μｍと
非常に薄くできる。上記のような、積層型偏光子８を用
いているので、図１中で、積層型偏光子８ａ、８ｂの配
置する向きを９０度変えて配置すれば、出力ポート２
ａ、２ｂから互いに直交する２つの方位の偏光が出射さ
れることになる。本実施の形態においては、一基板上に
形成された導波路に分岐部を設け、そこで分岐された光
をそれぞれ偏光分離手段により偏光するので、確実に偏
光分離された光を得ることができる。

【００１９】次に、石英系（ＳｉＯ₂系）光導波路を例
にし、本発明の導波路型光部品の作製法について述べ
る。図４は石英系光導波路の作製プロセスを示したもの
である。まずＳｉ基板３上にアンダークラッド膜および
コア膜を形成する。前記コア膜にはアンダークラッド膜
よりもコア膜の屈折率を高くするために、Ｇｅを約１０
重量％ドープする。次にクロム膜を成膜し、フォトリソ
グラフィ法によってクロム膜を所望の導波路形状にパタ
ーニングする。続いて、このクロムパターンをマスクと
し、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎ
ｇ）法を用いて、コア膜のエッチングを行い、所望の形
状のコア１０を形成する。その後、オーバークラッド膜
を成膜し、大気中９５０℃にて４時間の熱処理を行う。
これにより、基板３上に石英系光導波路が形成される。
なお、図２において、各導波路はコアとして示され、ア
ンダークラッド膜およびオーバークラッド膜の境界部分
は示さず、クラッド１１として示されている。その後、
積層型偏光子を挿入するための溝９をダイシングソーに
て形成し、この溝中に、厚さ約３０μｍの積層型偏光子
を挿入し、紫外線硬化樹脂にて接着する。

【００２０】なお、本実施の形態において、光源より入
力ポート１に波長１．５５μｍの光を入射することによ
り、出力ポート２ａ、２ｂより、消光比の良好な、互い
に直交する方向の直線偏光を得ることができる。すなわ
ち、本願発明では、一基板上に形成された導波路に分岐
部を設け、そこで分岐された光をそれぞれ偏光分離手段
により偏光するので、この光部品から確実に偏光分離さ
れた光を得ることができる。

【００２１】実施の形態２．図５は本発明の導波路型光
部品の一実施の形態を示す斜視図である。図５において
１５は入力ポート、１６ａ、１６ｂは出力ポート、１７
はＬｉＮｂＯ₃基板、１８、１９、２０はチタン拡散導
波路、２１はチタン拡散導波路によって作製された分岐
部、２２はチタン拡散導波路上に作製された金属膜、２
３プロトン交換導波路である。

【００２２】動作について図５に基づき説明する。入力
ポート１５より入射された光は、チタン拡散導波路１８
を通り、分岐部２１により２つのチタン拡散導波路１
９、２０に分岐される。チタン拡散導波路１８において
はＴＥ、ＴＭ両モードの光が伝搬される。その後、チタ
ン拡散導波路１９上に形成された金属膜２２によってＴ
Ｍモードの光が吸収され、出力ポート１６ａからはＴＥ
モードの光のみが出射される。また、チタン拡散導波路
２０に導かれた光は続いてプロトン交換導波路２２へ入
射される。プロトン交換導波路ではＴＭモードの光のみ
が伝搬され、ＴＥモードの光は伝搬されない。そのた
め、出力ポート１６ｂからはＴＭモードの光のみが出射
される。

【００２３】次に、本発明による導波路型光部品の作製
法について、図６に基づき説明する。まず、ＬｉＮｂＯ
₃基板１７上にチタン拡散導波路を作製するプロセス
（図中（ａ））について述べる。基板１７上に金属チタ
ンの膜をスパッタ法によって約８００ｎｍ成膜する。次
にフォトリソグラフィ法とＲＩＥ法によってチタン膜を
所望の導波路のパターンに加工し、その後、熱処理を行
ってチタンを基板中に拡散させ、導波路を作製する。熱
処理の条件は水蒸気を添加した酸素雰囲気中１０００
℃、６時間である。また、水蒸気は約７５℃に加熱され
た水中を、毎分約２リットルの流量の酸素ガスでバブリ
ングすることによって添加する。続いて、プロトン交換
導波路を作製するプロセス（図中（ｂ））について説明
する。まず、タンタル膜を約３０ｎｍ成膜し、その後、
フォトリソグラフィ法、ＲＩＥ法によって所望の導波路
パターンを作製するためのタンタルマスクを作製する。
続いて、２３０℃に加熱したピロリン酸中に基板を浸す
ことによって、基板上のタンタルマスクの無い領域にプ
ロトン（Ｈ⁺）を拡散させる。これにより、プロトン交
換導波路が形成される。次に、ＴＭモードを吸収させる
ための金属膜２２の作製について説明する（図示せ
ず）。本実施の形態においては金属膜としてクロム膜を
用いる。スパッタ法にて約９００ｎｍのクロム膜を成膜
し、その後、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチン
グによって所望のパターンを形成する。上記の３つのプ
ロセスを用いて、本実施の形態の導波路型光部品を作製
する。

【００２４】以上の手順により作製される本実施の形態
による導波路型光部品では、入力ポート１５に光源より
波長１．５５μｍの光を入射することにより出力ポート
１６ａからはＴＥモードの直線偏光を、１６ｂからはＴ
Ｍモードの直線偏光を高い消光比で得ることができる。
すなわち、本願発明では、一基板上に形成された導波路
に分岐部を設け、そこで分岐された光をそれぞれ偏光分
離手段により偏光するので、この光部品から確実に偏光
分離された光を得ることができる。

【００２５】実施の形態３．上記実施の形態１、２では
１つの入力ポートから導入された光を２つに分岐して偏
光する導波路型光部品の例について説明したが、本実施
の形態においては、２つの入力ポートを有する導波路型
光部品の例について説明する。図７は本発明の導波路型
光部品の一実施の形態を示す斜視図である。図８は、図
７のＢ−Ｂ線断面摸式図である。図７および図８におい
て、導波路型光部品は、シリコン基板３上にクラッド１
１とコア１０が形成されてなる。コア１０は導波路２
６、２７、２８、２９をなしている。

【００２６】次に、動作について図７に基づき説明す
る。入力ポート２４ａより入射された光は入力導波路２
６を通り、分岐部３０により２つの出力用導波路２７、
２８に分岐される。その後各導波路中に挿入された積層
型偏光子３１ａ、３１ｂによって直線偏光にされ、出力
ポート２５ａ、２５ｂから出射される。積層型偏光子３
１ａ、３１ｂの配置する向きは、出射光の偏光方向が互
いに直交する方向となるように配置されるため、出力ポ
ート２５ａ、２５ｂから出射する光は直交する２つの方
位の偏光が出射される。一方、入力ポート２４ｂより入
射した光は、導波路２９を通り、導波路２９中に挿入さ
れた積層型偏光子３１ｃによって直線偏光にされ、出力
ポート２５ｃから出射される。

【００２７】本実施の形態の導波路は石英系導波路によ
り作製する。導波路の作製方法、積層型偏光子の取り付
け方法は上記実施の形態１で述べたものと同様の方法を
用いる。

【００２８】本実施の形態において、入力ポート２４ａ
に光源より波長１．５５μｍの光を入射することによっ
て出力ポート２５ａ、２５ｂより消光比の良好な、互い
に直交する方向の直線偏光を得ることができる。また、
入力ポート２４ｂに光源より波長１．５５μｍの光を入
射することによって出力ポート２５ｃより直線偏光を得
ることができる。上記のように、本発明の実施の形態に
よれば、１つの偏光子の機能と１つの偏光を分離する機
能が、１つの導波路型光部品によって構成することがで
き、光学部品の小型化および光学部品の低減を行うこと
ができる。また、一基板上に形成された導波路に分岐部
を設け、そこで分岐された光をそれぞれ偏光分離手段に
より偏光するので、この光部品から確実に偏光分離され
た光を得ることができる。

【００２９】実施の形態４．本実施の形態も上記実施の
形態３と同様、２つの入力ポートを有する導波路型光部
品の例について述べる。図９は本発明の導波路型光部品
の一実施の形態を示す斜視図である。図９において、３
２ａ、３２ｂは入力ポート、３３ａ、３３ｂ、３３ｃは
出力ポート、３４、３５、３６、３７はチタン拡散導波
路、３８はチタン拡散導波路によって作製された分岐
部、３９はプロトン交換導波路、４０ａはチタン拡散導
波路３５上に作製された金属膜、４０ｂはチタン拡散導
波路３７上に作製された金属膜である。

【００３０】次に、動作について図９に基づき説明す
る。入力ポート３２ａより入射された光はチタン拡散導
波路３４を通り、分岐部３８により２つのチタン拡散導
波路３５、３６に分岐される。チタン拡散導波路におい
てはＴＥ、ＴＭ両モードの光が伝搬される。その後、チ
タン拡散導波路３５上に形成された金属膜４０ａによっ
てＴＭモードの光が吸収され、出力ポート３３ａからは
ＴＥモードの光のみが出射される。また、チタン拡散導
波路３６に導かれた光は続いてプロトン交換導波路３９
へ入射される。プロトン交換導波路ではＴＭモードの光
のみが伝搬され、ＴＥモードの光は伝搬されない。その
ため、出力ポート３３ｂからはＴＭモードの光のみが出
射される。一方、入力ポート３２ｂより入射された光
は、チタン拡散導波路３７を通り、その後、チタン拡散
導波路３７上に形成された金属膜４０ｂによってＴＭモ
ードの光が吸収され、出力ポート３３ｃからはＴＥモー
ドの光のみが出射される。

【００３１】なお、ＬｉＮｂＯ₃基板１７上へのチタン
拡散導波路、プロトン交換導波路の作製方法は上記実施
の形態２で述べたものと同様の方法を用いる。

【００３２】本実施の形態による導波路型光部品の入力
ポート３２ａに光源より波長１．５５μｍの光を入射す
ることによって、出力ポート３３ａからはＴＥモードの
直線偏光を、３３ｂからはＴＭモードの直線偏光を高い
消光比で得ることができる。また、入力ポート３２ｂに
光源より波長１．５５μｍの光を入射することによって
出力ポート３３ｃからはＴＥモードの直線偏光を得るこ
とができる。上記のように、本発明の実施の形態によれ
ば、１つの偏光子の機能と１つの偏光を分離する機能
が、１つの導波路型光部品によって構成することがで
き、光学部品の小型化および光学部品の低減を行うこと
ができる。また、一基板上に形成された導波路に分岐部
を設け、そこで分岐された光をそれぞれ偏光分離手段に
より偏光するので、この光部品から確実に偏光分離され
た光を得ることができる。

【００３３】実施の形態５．本実施の形態も上記実施の
形態３、４と同様、２つの入力ポートを有する導波路型
光部品の例について述べる。図１０は本発明の導波路型
光部品の一実施の形態を示す斜視図である。図１０にお
いて、４１ａ、４１ｂは入力ポート、４２ａ、４２ｂ、
４２ｃは出力ポート、４３、４４、４５はチタン拡散導
波路、４６はチタン拡散導波路によって作製された分岐
部、４７、４８はプロトン交換導波路、４９はチタン拡
散導波路４４上に作製された金属膜である。

【００３４】次に、動作について図１０に基づき説明す
る。入力ポート４１ａより入射された光は、チタン拡散
導波路４３を通り、分岐部４６により２つのチタン拡散
導波路４４、４５に分岐される。チタン拡散導波路にお
いてはＴＥ、ＴＭ両モードの光が伝搬される。その後、
チタン拡散導波路４４上に形成された金属膜４９によっ
てＴＭモードの光が吸収され、出力ポート４２ａからは
ＴＥモードの光のみが出射される。また、チタン拡散導
波路４５に導かれた光は続いてプロトン交換導波路４７
へ入射される。プロトン交換導波路ではＴＭモードの光
のみが伝搬され、ＴＥモードの光は伝搬されない。その
ため、出力ポート４２ｂからはＴＭモードの光のみが出
射される。一方、入力ポート４１ｂより入射した光は、
プロトン交換導波路４８を通るため、ＴＭモードの光の
みが伝搬され、出力ポート４２ｃからはＴＭモードの光
のみが出射される。

【００３５】なお、ＬｉＮｂＯ₃基板１７上へのチタン
拡散導波路、プロトン交換導波路の作製方法は上記実施
の形態２で述べたものと同様の方法を用いる。

【００３６】本実施の形態による導波路型光部品の入力
ポート４１ａに光源より波長１．５５μｍの光を入射す
ることによって、出力ポート４２ａからはＴＥモードの
直線偏光を、４２ｂからはＴＭモードの直線偏光を高い
消光比で得ることができる。また、入力ポート４１ｂに
光源より波長１．５５μｍの光を入射することによって
出力ポート４２ｃよりＴＥモードの直線偏光を得ること
ができる。上記のように本発明の実施の形態によれば、
１つの偏光子の機能と１つの偏光を分離する機能が、１
つの導波路型光部品によって構成することができ、光学
部品の小型化および光学部品の低減を行うことができ
る。また、一基板上に形成された導波路に分岐部を設
け、そこで分岐された光をそれぞれ偏光分離手段により
偏光するので、この光部品から確実に偏光分離された光
を得ることができる。

【００３７】実施の形態６．本実施の形態は、１つの入
力ポートから２つの分岐を有する導波路型光部品の例に
ついて述べる。図１１は本発明の導波路型光部品の一実
施の形態を示す斜視図である。図１１において、導波路
型光部品は、シリコン基板３上にクラッドとコアが形成
されてなる。コアは導波路５３、５４、５５、５６をな
している。

【００３８】次に、動作について図１１に基づき説明す
る。入力ポート５０より入射された光は導波路５３を通
り、導波路中に挿入された積層型偏光子６０ｃによって
直線偏光にされ、その後、合分波部５９により導波路５
５と合波された後に、導波路５４を通り、入出力ポート
５１から出射される。また、入出力ポート５１より入射
された光は、合分波部５９、導波路５５、分岐部５８を
通り、２つの導波路５６、５７に分岐される。その後各
導波路中に挿入された積層型偏光子６０ａ、６０ｂによ
って直線偏光にされ、出力ポート５２ａ、５２ｂから出
射される。積層型偏光子６０ａ、６０ｂの配置する向き
は、出射光の偏光方向が直交する方向となるように配置
されるため、出力ポート５２ａ、５２ｂから出射する光
は直交する２つの方位の偏光が出射される。なお、導波
路５４は、合分波路５９と入出力ポート５１との間は双
方向の光が伝搬することになる。

【００３９】本実施の形態は導波路を石英系導波路によ
り作製する。導波路の作製方法、積層型偏光子の取り付
け方法は上記実施の形態１で述べたものと同様の方法を
用いる。また、本実施の形態の導波路型光部品をＬｉＮ
ｂＯ₃基板を用いたもので、実施の形態２のようなプロ
セスで形成してもよい。

【００４０】本実施の形態において、入力ポート５０に
光源より波長１．５５μｍの光を入射することによっ
て、入出力ポート５１より直線偏光を得ることができ
る。また、入出力ポート５１に同じく光源より波長１．
５５μｍの光を入射することにより、出力ポート５２
ａ、５２ｂより消光比の良好な、互いに直交する方向の
直線偏光を得ることができる。上記のように、本発明の
実施の形態によれば、１つの偏光子の機能と１つの偏光
を分離する機能が、１つの導波路型光部品によって構成
することができ、光学部品の小型化および光学部品の低
減を行うことができる。また、一基板上に形成された導
波路に分岐部を設け、そこで分岐された光をそれぞれ偏
光分離手段により偏光するので、この光部品から確実に
偏光分離された光を得ることができる。

【００４１】実施の形態７．以下、本発明の光ファイバ
電流センサの一実施の形態を図について説明する。図１
２は、本発明の一実施の形態である光ファイバ電流セン
サを示す構成図で、図中の導波路型光部品６８として、
上記実施の形態１で説明したものを用いたものである。
図において、光源６１には例えば、波長１．５５μｍの
光を使用する。この光源６１からの光は伝送用光ファイ
バ６２にて導かれ、レンズ６３、偏光子であるグラント
ムソンプリズム６５へ入射される。この偏光子によって
取り出された直線偏光はレンズ６４を介してセンサ用光
ファイバ６６へと入射される。センサ用光ファイバ６６
は導体６７の周りに数周程度巻き付けられ、その後、セ
ンサ用光ファイバの出射側の端部は実施の形態１による
導波路型光部品６８にコネクタ６９を介して紫外線硬化
接着剤により接着される。導波路型光部品６８により取
り出される直交する２つの直線偏光は、それぞれ伝送用
ファイバ７１、７２によって受光器７３、７４に導かれ
る。伝送用光ファイバ７１、７２はファイバアレイコネ
クタ７０を介して導波路型光部品６８と紫外線硬化接着
剤により接着される。センサ用光ファイバ６６と導波路
型光部品６８の接続および導波路型光部品６８と伝送用
光ファイバ７１、７２との接続時は、光をファイバに導
入しながら受光器へと導かれる光強度が最大になるよう
に調整を行いながら接続する。

【００４２】次に、本発明の実施の形態による光ファイ
バ電流センサの動作について説明する。光源６１からの
光は伝送用光ファイバ６２によって導かれ、偏光子６５
によって直線偏光を取り出し、センサ用光ファイバ６６
に入射する。センサ用ファイバ内へ導入された直線偏光
の偏波面は、導体６７の回りを周回する間にファラデー
効果によって回転する。その後、センサ用光ファイバ６
６から出射する光は、導波路型光部品６８の入力ポート
１に導入される。上記実施の形態１で説明したように、
入射された光は分岐部７で分岐され、それぞれ、積層型
偏光子８ａ、８ｂにより互いに直交する２つの直線偏光
に分離され、それぞれの直線偏光は、出力ポート２ａ、
２ｂ、コネクタ７０を介して、伝送用光ファイバ７１、
７２によって、受光器へと導かれる。

【００４３】以上のような構成の光ファイバ電流センサ
において、従来例で説明したと同様に、以下のようにし
て、電流量を求めることができる。ファラデー回転角θ
ｆは次式（４）で表される。 θｆ＝Ｖ・Ｎ・Ｉ・・・・・・・（４）ここで、Ｖはベルデ定数、Ｎはセンサ用ファイバの導体
の回りの巻数、Ｉは導体を流れる電流である。一方、光
ファイバ電流センサの変調度Ｓは次式（５）で表され
る。Ｓ＝（Ｉ₁−Ｉ₂）／（Ｉ₁＋Ｉ₂）＝ｓｉｎ（２θｆ）・・・・（５）ここで、Ｉ₁、Ｉ₂は２つの受光器各々で検出される光の
強度を表す。ここで、ファラデー回転角θｆが十分に小
さい場合は、式（５）は次式（６）で表すことができ
る。Ｓ＝ｓｉｎ（２θｆ）＝ｓｉｎ（２Ｖ・Ｎ・Ｉ） ≒２Ｖ・Ｎ・Ｉ・・・・（６）このようにして、変調度Ｓを求めることにより、導体６
７を流れる電流Ｉを求めることができる。

【００４４】以上述べたように、本実施の形態による光
ファイバ電流センサは、実施の形態１による一基板上に
形成された導波路型光部品を用いることにより、光学系
の部品点数および調整箇所を低減できるため、低コスト
で信頼性の高い光ファイバ電流センサを提供することが
可能となる。

【００４５】実施の形態８．以下、本発明の光ファイバ
電流センサの一実施の形態を図について説明する。図１
３は、本発明の一実施の形態である光ファイバ電流セン
サを示す構成図で、図中の導波路型光部品７５として、
上記実施の形態２で説明したものを用いたものである。
図において、光源６１には例えば、波長１．５５μｍの
光を使用する。この光源６１からの光は伝送用光ファイ
バ６２にて導かれ、レンズ６３を介して偏光子であるグ
ラントムソンプリズム６５へ入射される。この偏光子に
よって取り出された直線偏光はレンズ６４を介してセン
サ用光ファイバ６６へと入射される。センサ用光ファイ
バ６６は導体６７の周りに数周程度巻き付けられ、その
後、センサ用光ファイバの出射側の端部は実施の形態２
による導波路型光部品７５にコネクタ６９を介して紫外
線硬化接着剤により接着される。導波路型光部品７５に
より取り出される直交する２つの直線偏光は、それぞれ
伝送用ファイバ７１、７２によって受光器７３、７４に
導かれる。伝送用光ファイバ７１、７２はファイバアレ
イコネクタ７０を介して導波路型光部品７５と紫外線硬
化接着剤により接着される。センサ用光ファイバ６６と
導波路型光部品７５の接続および導波路型光部品７５と
伝送用光ファイバ７１、７２との接続時は、実際に光を
ファイバに導入しながら受光器へと導かれる光強度が最
大になるように調整を行いながら接続する。

【００４６】次に、動作について説明する。光源６１か
らの光は伝送用光ファイバ６２によって導かれ、レンズ
６３を介して偏光子６５で直線偏光が取り出され、さら
にレンズ６４を介して、センサ用光ファイバ６６に入射
される。センサ用光ファイバ６６内へ導入された直線偏
光の偏波面は、導体６７の回りを周回する間にファラデ
ー効果によって回転する。その後、センサ用光ファイバ
６６から出射される光は、導波路型光部品７５の入力ポ
ート１５に導入される。上記実施の形態２で説明したよ
うに、入射された光は分岐部２１で分岐され、導波路の
金属膜部２２ではＴＭモードの光が吸収され、出力ポー
ト１６ａからはＴＥモードの光のみが出射される。一
方、導波路のプロトン交換導波路部２３ではＴＭモード
の光のみが伝搬されるため、出力ポート１６ｂからはＴ
Ｍモードに光のみが出射される。これら、互いに直交す
る２つの直線偏光は、コネクタ７０を介して、伝送用光
ファイバ７１、７２によって、受光器へと導かれる。以
上のような構成の光ファイバ電流センサにおいて、電流
量は上記式（５）および式（６）によって変調度Ｓから
求めることができる。

【００４７】なお、本実施の形態による光ファイバ電流
センサは、実施の形態２による一基板上に形成された導
波路型光部品を用いることにより、光学系の部品点数お
よび調整箇所を低減できるため、低コストで信頼性の高
い光ファイバ電流センサを提供することが可能となる。

【００４８】実施の形態９．以下、本発明の光ファイバ
電流センサの一実施の形態を図について説明する。図１
４は、本発明の一実施の形態である光ファイバ電流セン
サを示す構成図で、図中の導波路型光部品７６として、
上記実施の形態３で説明したものを用いたものである。
図において、光源６１には例えば、波長１．５５μｍの
光を使用する。この光源６１からの光は伝送用光ファイ
バ６２にて導かれ、実施の形態３による導波路型光部品
７６の入力ポート２４ｂへ入射される。この導波路型光
部品７６の偏光子導波路によって取り出された直線偏光
はセンサ用光ファイバ６６へと入射される。伝送用光フ
ァイバ６２と導波路型光部品７６の接続部およびセンサ
用光ファイバ６６と導波路型光部品７６の接続部はコネ
クタ７７、７８を介し、紫外線接着剤によって接着され
た。また、センサ用光ファイバ６６は導体６７の周りに
数周程度巻き付けられ、その後、センサ用光ファイバの
出射側の端部は導波路型光部品７６の入力ポート２４ａ
にコネクタ６９を介して紫外線硬化接着剤により接着さ
れる。導波路型光部品７６により取り出される直交する
２つの直線偏光は、それぞれ伝送用ファイバ７１、７２
によって受光器７３、７４に導かれる。伝送用光ファイ
バ７１、７２はファイバアレイコネクタ７０を介して導
波路型光部品７６と紫外線硬化接着剤により接着した。
６９、７０、７７、７８に示されるコネクタと導波路型
光部品７６との接続時は光量を監視しながら、最大の透
過光量が得られる位置で接続を行った。

【００４９】次に動作について説明する。光源６１から
の光は伝送用光ファイバ６２によって、導波路型光部品
７６の入力ポート２４ｂに導かれ、積層型偏光子３１ｃ
によって直線偏光が取り出され、出力ポート２５ｃから
センサ用光ファイバ６６へと入射される。センサ用ファ
イバ６６内へ導入された直線偏光の偏波面は、導体６７
の回りを周回する間にファラデー効果によって回転す
る。その後、センサ用光ファイバ６６から出射される光
は、導波路型光部品７６の入力ポート２４ａに導かれ、
分岐部３０で分岐された後、積層型偏光子３１ａ、３１
ｂにより直交する２つの直線偏光に分離され、それぞれ
の直線偏光は、出力ポート２５ａ、２５ｂを介して、伝
送用光ファイバ７１、７２から、受光器７３、７４へと
導かれる。以上のような構成の光ファイバ電流センサに
おいて、電流量は上記式（５）および式（６）によって
変調度Ｓから求めることができる。

【００５０】なお、本実施の形態による光ファイバ電流
センサは、実施の形態３による一基板上に形成された導
波路型光部品を用いることにより、光学系の部品点数お
よび調整箇所を低減できるため、低コストで信頼性の高
い光ファイバ電流センサを提供することが可能となる。

【００５１】実施の形態１０．以下、本発明の光ファイ
バ電流センサの一実施の形態を図について説明する。図
１５は、本発明の一実施の形態である光ファイバ電流セ
ンサを示す構成図で、図中の導波路型光部品７９とし
て、上記実施の形態４で説明したものを用いたものであ
る。図において、光源６１には例えば、波長１．５５μ
ｍの光を使用する。この光源６１からの光を伝送用光フ
ァイバ６２にて導き、実施の形態４による導波路型光部
品７９の入力ポート３２ｂへ入射される。この導波路型
光部品７９の偏光子導波路によって取り出された直線偏
光はセンサ用光ファイバ６６へと入射される。伝送用光
ファイバ６２と導波路型光部品７９の接続部およびセン
サ用光ファイバ６６と導波路型光部品７９の接続部はコ
ネクタ７７、７８を介し、紫外線接着剤によって接着さ
れる。また、センサ用光ファイバ６６は導体６７の周り
に数周程度巻き付けられ、その後、センサ用光ファイバ
６６の出射側の端部は導波路型光部品７９の入力ポート
３２ａにコネクタ６９を介して紫外線硬化接着剤により
接着される。導波路型光部品７９により取り出される直
交する２つの直線偏光は、それぞれ伝送用ファイバ７
１、７２によって受光器７３、７４に導かれる。伝送用
光ファイバ７１、７２はファイバアレイコネクタ７０を
介して導波路型光部品７９と紫外線硬化接着剤により接
着される。６９、７０、７７、７８に示されるコネクタ
と導波路型光部品７９との接続時は光量を監視しなが
ら、最大の透過光量が得られる位置で接続を行う。

【００５２】次に、動作について説明する。光源６１か
らの光は伝送用光ファイバ６６によって、導波路型光部
品７９の入力ポート３２ｂに導かれ、偏光子となる金属
膜部４０ｂによって直線偏光が取り出され、出力ポート
３３ｃを介して、センサ用光ファイバ６６に入射され
る。センサ用ファイバ６６内へ導入された直線偏光の偏
波面は、導体６７の回りを周回する間にファラデー効果
によって回転する。その後、センサ用光ファイバ６６か
ら出射される光は、導波路型光部品７９の入力ポート３
２ａから導入される。上記実施の形態４で説明したよう
に、入射された光は分岐部３８で分岐され、導波路の金
属膜部４０ａではＴＭモードの光が吸収され、出力ポー
ト３３ａからはＴＥモードの光のみが出射される。一
方、導波路のプロトン交換導波路部３９ではＴＭモード
の光のみが伝搬されるため、出力ポート３３ｂからはＴ
Ｍモードに光のみが出射される。これら、互いに直交す
る２つの直線偏光は、コネクタ７０を介して、伝送用光
ファイバ７１、７２によって、受光器７３、７４へと導
かれる。以上のような構成の光ファイバ電流センサにお
いて、電流量は上記式（５）および式（６）によって変
調度Ｓから求めることができる。

【００５３】なお、本実施の形態による光ファイバ電流
センサは、実施の形態４による一基板上に形成された導
波路型光部品を用いることにより、光学系の部品点数お
よび調整箇所を低減できるため、低コストで信頼性の高
い光ファイバ電流センサを提供することが可能となる。

【００５４】実施の形態１１．以下、本発明の光ファイ
バ電流センサの一実施の形態を図について説明する。図
１６は、本発明の一実施の形態である光ファイバ電流セ
ンサを示す構成図で、図中の導波路型光部品８０とし
て、上記実施の形態５で説明したものを用いたものであ
る。図において、光源６１には例えば、波長１．５５μ
ｍの光を使用する。この光源６１からの光は伝送用光フ
ァイバ６２にて導かれ、実施の形態５による導波路型光
部品８０の入力ポート４１ｂへ入射される。この導波路
型光部品８０の偏光子導波路によって取り出された直線
偏光はセンサ用光ファイバ６６へと入射される。伝送用
光ファイバ６２と導波路型光部品８０の接続部およびセ
ンサ用光ファイバ６６と導波路型光部品８０の接続部は
コネクタ７７、７８を介し、紫外線接着剤によって接着
される。また、センサ用光ファイバ６６は導体の周りに
数周程度巻き付けられ、センサ用光ファイバの出射側の
端部は導波路型光部品８０の入力ポート４１ａにコネク
タ６９を介して紫外線硬化接着剤により接着される。導
波路型光部品８０により取り出される直交する２つの直
線偏光は、それぞれ伝送用ファイバ７１、７２によって
受光器７３、７４に導かれる。伝送用光ファイバ７１、
７２はファイバアレイコネクタ７０を介して導波路型光
部品８０と紫外線硬化接着剤により接着される。６９、
７０、７７、７８に示されるコネクタと導波路型光部品
８０との接続時は光量を監視しながら、最大の透過光量
が得られる位置で接続を行う。

【００５５】次に、動作について説明する。光源６１か
らの光は伝送用光ファイバ６２によって、導波路型光部
品８０の入力ポート４１ｂに導かれ、偏光子であるプロ
トン交換導波路４８によって直線偏光が取り出され、出
力ポート４２ｃを介して、センサ用光ファイバ６６に入
射される。センサ用ファイバ６６内へ導入された直線偏
光の偏波面は、導体６７の回りを周回する間にファラデ
ー効果によって回転する。その後、センサ用光ファイバ
６６から出射される光は、導波路型光部品８０の入力ポ
ート４１ａに導かれる。上記実施の形態５で説明したよ
うに、入射された光は分岐部４６で分岐され、導波路の
金属膜部４９ではＴＭモードの光が吸収され、出力ポー
ト４２ａからはＴＥモードの光のみが出射される。一
方、導波路のプロトン交換導波路部４７ではＴＭモード
の光のみが伝搬されるため、出力ポート４２ｂからはＴ
Ｍモードに光のみが出射される。これら、互いに直交す
る２つの直線偏光は、コネクタ７０を介して、伝送用光
ファイバ７１、７２によって、受光器７３、７４へと導
かれる。以上のような構成の光ファイバ電流センサにお
いて、電流量は上記式（５）および式（６）によって変
調度Ｓから求めることができる。

【００５６】本実施の形態による光ファイバ電流センサ
は、実施の形態５による一基板上に形成された導波路型
光部品を用いることにより、光学系の部品点数および調
整箇所を低減できるため、低コストで信頼性の高い光フ
ァイバ電流センサを提供することが可能となる。

【００５７】実施の形態１２．以下、本発明の光ファイ
バ電流センサの一実施の形態を図について説明する。図
１７は、本発明の一実施の形態である光ファイバ電流セ
ンサを示す構成図で、図中の導波路型光部品８１とし
て、上記実施の形態６で説明したものを用いたものであ
る。図において、光源６１には例えば、波長１．５５μ
ｍの光を使用する。この光源６１からの光を導く伝送用
光ファイバ６２と、実施の形態６による導波路型光部品
８１の入力ポート５０をコネクタ７７によって接続し、
センサ用光ファイバと導波路型光部品をコネクタ８２に
て接続した。センサ用光ファイバ６６は導体６７の回り
に数周程度巻き付けられ、センサ用光ファイバのもう一
方の端部に反射ミラー８３を作製し、伝搬してきた光を
端部にて反射させ、再び導波路型光部品８１に入射させ
る。導波路型光部品８１に入射した光は直交する２つの
直線偏光に分離され、ファイバアレイコネクタ７０を介
して接続された伝送用ファイバ７１、７２によって受光
器７３、７４に導く。コネクタ７７、８２およびファイ
バアレイコネクタ７０と導波路型光部品８１の接続は光
量を監視し、各々の位置を最大の透過光量の得られる最
適な位置に調整した後に紫外線硬化接着剤にて接着す
る。

【００５８】次に、動作について説明する。光源６１か
らの光は伝送用光ファイバ６２によって、導波路型光部
品８１の入力ポート５０に導かれ、積層型偏光子６０ｃ
によって直線偏光が取り出され、入出力ポート５１を介
して、センサ用光ファイバ６６に入射される。センサ用
ファイバ６６内へ導入された直線偏光は、センサ用光フ
ァイバ６６内を伝搬され、導体６７の周りを周回され、
一方の端部に設置されたミラー８３によって反射され、
再び導波路型光部品８１の入出力ポート５１に入射され
る。この間に入射された直線偏光の偏波面は、ファラデ
ー効果によって回転される。センサ用光ファイバ６６か
ら出射される光は、導波路型光部品８１内の分岐部５９
で出力側に導かれ、分岐部５８を介して分岐される。分
岐された光はそれぞれ、積層型偏光子６０ａ、６０ｂで
互いに直交する２つの直線偏光に分離され、それぞれの
直線偏光は、出力ポート５２ａ、５２ｂを介して、伝送
用光ファイバ７１、７２によって、受光器７３、７４へ
と導かれる。以上のような構成の光ファイバ電流センサ
において、電流量は式上記（５）および式（６）によっ
て変調度Ｓから求めることができる。

【００５９】本実施の形態による光ファイバ電流センサ
は、実施の形態６による一基板上に形成された導波路型
光部品を用いることにより、光学系の部品点数および調
整箇所を低減でき、低コストで信頼性の高い光ファイバ
電流センサの提供が可能となる。さらに、本実施の形態
においては、導波路型光部品への入力ポートとセンサ用
光ファイバへの出力ポートが合分波導波路を介して１つ
の導波路へ接続することによって、直線偏光を出力する
ポートと偏光の分離を行う光を入射するポートを１つに
することができ、光学系がさらに簡単に構成できる。

【００６０】なお、上記実施の形態７〜１２において
は、実施の形態１〜６で記載した導波路型光部品を搭載
した例について示したが、偏光の信頼姓の高い偏光部を
有する、一基板上に形成された別の導波路型光部品や、
偏光分離特性の優れた、すなわちＴＥ，ＴＭモードの分
離特性の高い、一基板上に形成された別の導波路型光部
品を用いても同様の効果を有する。

【００６１】

【発明の効果】本発明の第１の発明に係る導波路型光部
品は、基板上に形成された導波路と、該導波路を少なく
とも２つに分岐する分岐部と、分岐された前記それぞれ
の導波路中に偏光分離手段を備え、前記導波路に入射さ
れ、前記偏光分離手段により偏光分離された光のうち少
なくとも２つは互いに直交する偏光であるように構成し
たので、また、偏光分離手段を備えた第２の導波路をさ
らに備え、あるいは、前記導波路は双方向の光を伝搬
し、前記導波路中の分岐部が合分波機能を備えた分岐部
であるように構成したので、同一基板上に偏光の分離を
行う光学系を構成でき、部品点数が少なく、信頼性が高
く低コストな偏光分離素子としての導波路型光部品を提
供できる。また、本発明の第１の発明に係る導波路型光
部品において、偏光分離手段として金属層と誘電体層が
交互に積層された積層型偏光子を用いたので、簡便に消
光比の高い偏光子を提供できる。また、基板としてがＬ
ｉＮｂＯ₃基板を、偏光分離手段としてプロトン交換導
波路及び／またはその上に金属膜の形成されたチタン拡
散導波路を用いたので、部品点数が少なく、信頼性が高
く低コストな偏光分離素子としての導波路型光部品を容
易に製造することができる。

【００６２】本発明の第２の発明に係る光ファイバ電流
センサは、光源から発せられた光を直線偏光にする偏光
部、該偏光部で偏光された光が伝搬されファラデー効果
により電流を計測する光ファイバセンサ部、該光ファイ
バセンサ部から出射された光を、基板上に形成された導
波路中に備わる分岐部で少なくとも２つに分波し、分波
されたそれぞれの光のうち少なくとも２つは互いに直交
するように偏光分離する導波路型光部品、及び偏光分離
された光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備えたので、
偏光の分離を行う光学系が、同一基板上に形成された導
波路型光部品によって構成され、これにより部品点数が
少なく、信頼性が高く低コストな光ファイバ電流センサ
を提供することができる。

【００６３】本発明の第３の発明に係る光ファイバ電流
センサは、光源から発せられた光を、基板上に形成され
偏光分離手段を有する第１の導波路で直線偏光にする偏
光部を備えた導波路型光部品、前記偏光部で偏光された
光が伝搬されファラデー効果により電流を計測する光フ
ァイバセンサ部、該光ファイバセンサ部から出射された
光を、前記基板上に形成された第２の導波路中に備わる
分岐部で少なくとも２つに分波し、分波されたそれぞれ
の光のうち少なくとも２つは互いに直交するように偏光
分離する偏光分離手段をさらに備えた前記導波路型光部
品、及び偏光分離された光をそれぞれ受光部に導く伝送
部を備えたので、偏光の分離を行う光学系が、同一基板
上に形成された導波路型光部品によって構成され、これ
により部品点数が少なく、信頼性が高く低コストな光フ
ァイバ電流センサを提供することができる。

【００６４】本発明の第４の発明に係る光ファイバ電流
センサは、光源から発せられた光を、基板上に形成され
第１の偏光分離手段を有する導波路で直線偏光にする偏
光部と、偏光された光を出射するポート部とを備えた導
波路型光部品、前記ポート部でから出射された光が伝搬
されファラデー効果により電流を計測する光ファイバセ
ンサ部、該光ファイバセンサ部の一端に設けられ伝搬さ
れた光を反射する反射ミラー、該反射ミラーで反射され
前記光ファイバセンサ部で伝搬され前記ポート部を介し
てへ再び前記導波路型光部品の前記導波路へ入射された
光を、前記導波路中であって前記第１の偏光分離手段と
前記ポートとの間に形成された分岐部で少なくとも２つ
に分波し、分波されたそれぞれの光のうち少なくとも２
つは互いに直交するように偏光分離する第２の偏光分離
手段をさらに備えた前記導波路型光部品、及び偏光分離
された光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備えたので、
偏光の分離を行う光学系が、同一基板上に形成された導
波路型光部品によって構成され、これにより部品点数が
少なく、信頼性が高く低コストな光ファイバ電流センサ
を提供することができる。

【００６５】本発明の第５の発明に係る光ファイバ電流
センサは、光源から発せられた光を直線偏光にして光フ
ァイバセンサへ送出する偏光部または、光ファイバセン
サ部から出射された光を、少なくとも２つに分波し、分
波されたそれぞれの光のうち少なくとも２つは互いに直
交するように偏光分離する偏光分離部の少なくとも一方
を、一基板上に形成された導波路と、該導波路中に偏光
分離手段とを備えた光部品で構成したので、偏光の分離
を行う光学系が、同一基板上に形成された導波路型光部
品によって構成され、これにより部品点数が少なく、信
頼性が高く低コストな光ファイバ電流センサを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による導波路型光部品
の構成を示す斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面摸式図である。

【図３】本発明の実施の形態１の導波型光部品に用い
られる積層型偏光子の構成を示した図である。

【図４】本発明の実施の形態１による導波路型光部品
の作製プロセスを示したプロセス図である。

【図５】本発明の実施の形態２による導波路型光部品
の構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態２による導波路型光部品
の作製プロセスの一部を示したプロセス図である。

【図７】本発明の実施の形態３による導波路型光部品
の構成を示す斜視図である。

【図８】図７のＢ−Ｂ線の断面摸式図である。

【図９】本発明の実施の形態４による導波路型光部品
の構成を示す斜視図である。

【図１０】本発明の実施の形態５による導波路型光部
品の構成を示す斜視図である。

【図１１】本発明の実施の形態６による導波路型光部
品の構成を示す斜視図である。

【図１２】本発明の実施の形態７による光ファイバ電
流センサの構成図である。

【図１３】本発明の実施の形態８による光ファイバ電
流センサの構成図である。

【図１４】本発明の実施の形態９による光ファイバ電
流センサの構成図である。

【図１５】本発明の実施の形態１０による光ファイバ
電流センサの構成図である。

【図１６】本発明の実施の形態１１による光ファイバ
電流センサの構成図である。

【図１７】本発明の実施の形態１２による光ファイバ
電流センサの構成図である。

【図１８】従来の光ファイバ電流センサの一例を示す
構成図である。

【符号の説明】

１入力ポート、２ａ、２ｂ出力ポート、３
シリコン基板、４入力用導波路、５、６出力用導
波路、７分岐部、８ａ、８ｂ積層型偏光子、
９溝、１０コア、１１クラッド、１
２誘電体膜、１３金属膜、１４入射光、
１５入力ポート、１６ａ、１６ｂ出力
ポート、１７ＬｉＮｂＯ₃基板、１８、
１９、２０チタン拡散導波路、２１分岐部、
２２金属膜、２３プロトン交換導波路、２
４ａ、２４ｂ入力ポート、２５ａ、２５ｂ、
２５ｃ出力ポート、２６入力用導波路、２７、
２８導波路、３０分岐部、３１ａ、３１
ｂ、３１ｃ積層型偏光子、３２ａ、３２ｂ入力ポ
ート、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ出力ポート、３４、３
５、３６、３７チタン拡散導波路、３８分岐部、
３９プロトン交換導波路、４０ａ、４０ｂ金属
膜、４１ａ、４１ｂ入力ポート、４２ａ、４２
ｂ、４２ｃ出力ポート、４３、４４、４５チタン拡
散導波路、４６分岐部、４７、４８プロト
ン交換導波路、４９金属膜、５０入力ポー
ト、５１入出力ポート、５２ａ、５２ｂ出
力ポート、５３、５４、５５、５６、５７導波路、
５８、５９分岐部、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ積層
型偏光子、６１光源、６２伝送用光ファイバ、
６３、６４レンズ、６５グラントムソンプリズ
ム、６６センサ用光ファイバ、６７導体、
６８導波路型光部品、６９コネクタ、７０フ
ァイバアレイコネクタ、７１、７２伝送用光フ
ァイバ、７３、７４受光器、７５、７６導波路
型光部品、７７、７８コネクタ、７９、８０、８１
導波路型光部品、８２コネクタ、８３反射
ミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉新喜市東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者高林正和東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者内川英興東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者越智直輝東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者黒澤潔横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者山下和徳横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号東京電力株式会社電力研究所内Ｆターム(参考） 2G025 AA01 AA05 AB10 AB14 AC06 2G035 AA00 AB08 AD35 AD37 AD38 AD43 2H038 AA04 2H047 AA03 AA04 AA12 BB12 BB14 CC05 EE12 EE13 EE21 EE24 GG03 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された導波路と、該導波路
を少なくとも２つに分岐する分岐部と、分岐された前記
それぞれの導波路中に偏光分離手段を備え、前記導波路
に入射され、前記偏光分離手段により偏光分離された光
のうち少なくとも２つは互いに直交する偏光であること
を特徴とする導波路型光部品。
【請求項２】偏光分離手段を備えた第２の導波路をさ
らに備えたことを特徴とする請求項１に記載の導波路型
光部品。
【請求項３】導波路は双方向の光を伝搬し、前記導波
路中の分岐部が合分波機能を備えた分岐部であることを
特徴とする請求項１に記載の導波路型光部品。
【請求項４】偏光分離手段が金属層と誘電体層が交互
に積層された積層型偏光子であることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の導波路型光部品。
【請求項５】基板がＬｉＮｂＯ₃基板からなり、偏光
分離手段がプロトン交換導波路及び／またはその上に金
属膜の形成されたチタン拡散導波路であることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導波路型光
部品。
【請求項６】光源から発せられた光を直線偏光にする
偏光部、該偏光部で偏光された光が伝搬されファラデー
効果により電流を計測する光ファイバセンサ部、該光フ
ァイバセンサ部から出射された光を、基板上に形成され
た導波路中に備わる分岐部で少なくとも２つに分波し、
分波されたそれぞれの光のうち少なくとも２つは互いに
直交するように偏光分離する導波路型光部品、及び偏光
分離された光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備えたこ
とを特徴とする光ファイバ電流センサ。
【請求項７】光源から発せられた光を、基板上に形成
され偏光分離手段を有する第１の導波路で直線偏光にす
る偏光部を備えた導波路型光部品、前記偏光部で偏光さ
れた光が伝搬されファラデー効果により電流を計測する
光ファイバセンサ部、該光ファイバセンサ部から出射さ
れた光を、前記基板上に形成された第２の導波路中に備
わる分岐部で少なくとも２つに分波し、分波されたそれ
ぞれの光のうち少なくとも２つは互いに直交するように
偏光分離する偏光分離手段をさらに備えた前記導波路型
光部品、及び偏光分離された光をそれぞれ受光部に導く
伝送部を備えたことを特徴とする光ファイバ電流セン
サ。
【請求項８】光源から発せられた光を、基板上に形成
され第１の偏光分離手段を有する導波路で直線偏光にす
る偏光部と、偏光された光を出射するポート部とを備え
た導波路型光部品、前記ポート部から出射された光が伝
搬されファラデー効果により電流を計測する光ファイバ
センサ部、該光ファイバセンサ部の一端に設けられ伝搬
された光を反射する反射ミラー、該反射ミラーで反射さ
れ前記光ファイバセンサ部で伝搬され前記ポート部を介
して再び前記導波路型光部品の前記導波路へ入射された
光を、前記導波路中であって前記第１の偏光分離手段と
前記ポートとの間に形成された分岐部で少なくとも２つ
に分波し、分波されたそれぞれの光のうち少なくとも２
つは互いに直交するように偏光分離する第２の偏光分離
手段をさらに備えた前記導波路型光部品、及び偏光分離
された光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備えたことを
特徴とする光ファイバ電流センサ。
【請求項９】光源から発せられた光を直線偏光にする
偏光部、該偏光部で偏光された光が伝搬されファラデー
効果により電流を計測する光ファイバセンサ部、該光フ
ァイバセンサ部から出射された光を、少なくとも２つに
分波し、分波されたそれぞれの光のうち少なくとも２つ
は互いに直交するように偏光分離する偏光分離部、及び
偏光分離された光をそれぞれ受光部に導く伝送部を備え
た光ファイバ電流センサにおいて、前記偏光部及び前記
偏光分離部の少なくとも一方を一基板上に形成された導
波路と、該導波路中に偏光分離手段とを備えた光部品で
構成したことを特徴とする光ファイバ電流センサ。