JP2000230955A - 導波路型電界センサヘッドおよび電界センサ - Google Patents
導波路型電界センサヘッドおよび電界センサInfo
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- JP2000230955A JP2000230955A JP11033047A JP3304799A JP2000230955A JP 2000230955 A JP2000230955 A JP 2000230955A JP 11033047 A JP11033047 A JP 11033047A JP 3304799 A JP3304799 A JP 3304799A JP 2000230955 A JP2000230955 A JP 2000230955A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望の動作点を有し、あるいは、高い感度と
良好な直線性を有する導波路型電界センサヘッドを提供
すること。 【解決手段】 電気光学効果を示す結晶基板１上に形成
した分岐干渉型導波路の位相シフト光導波路３，４の
上、または近傍に形成したバッファ層６、および、変調
用電極７からなり、面積や形状が、２本の位相シフト光
導波路３，４の間で、互いに同等でないようにバッファ
層が形成されてない部分１２を形成し、バッファ層が形
成されてない部分１２に、位相シフト光導波路４に応力
を発生させるシアノアクリレート系の高分子接着剤１３
などを塗布することにより、出射光強度を調整できる導
波路型電界センサヘッドが得られる。
良好な直線性を有する導波路型電界センサヘッドを提供
すること。 【解決手段】 電気光学効果を示す結晶基板１上に形成
した分岐干渉型導波路の位相シフト光導波路３，４の
上、または近傍に形成したバッファ層６、および、変調
用電極７からなり、面積や形状が、２本の位相シフト光
導波路３，４の間で、互いに同等でないようにバッファ
層が形成されてない部分１２を形成し、バッファ層が形
成されてない部分１２に、位相シフト光導波路４に応力
を発生させるシアノアクリレート系の高分子接着剤１３
などを塗布することにより、出射光強度を調整できる導
波路型電界センサヘッドが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空間の電界強度を
測定する導波路型電界センサヘッド、および電界センサ
に関する。
測定する導波路型電界センサヘッド、および電界センサ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、普及が著しいインバーターエアコ
ン等の電気機器から放射される電磁波により、コンピュ
ーターシステム等が誤動作を起こす現象が問題となって
きている。これらのＥＭＣ試験、対策を行うために、電
気機器から放射され、または電気機器に侵入する電磁波
を、正確に測定する必要がある。特に最近では、電磁パ
ルスの時間領域における測定、放射電磁界を理論的に求
める測定が重要となっている。
ン等の電気機器から放射される電磁波により、コンピュ
ーターシステム等が誤動作を起こす現象が問題となって
きている。これらのＥＭＣ試験、対策を行うために、電
気機器から放射され、または電気機器に侵入する電磁波
を、正確に測定する必要がある。特に最近では、電磁パ
ルスの時間領域における測定、放射電磁界を理論的に求
める測定が重要となっている。
【０００３】図８は、公知の電界センサの構成概要図で
ある。電界センサは、光源２１、アンテナ１０が接続さ
れた導波路型電界センサヘッド２２、光検出器２５、お
よびこれらを順次接続する光ファイバ２３，２４から構
成されている。アンテナ１０に受信された電界強度の電
気信号は、導波路型電界センサヘッド２２によって光強
度信号に変換され、光ファイバ２４を通じて光検出器２
５に伝送される。この電界センサでは、メタルケーブル
からなる同軸ケーブル等を用いないため、引き回しによ
る電界分布の乱れがなく、空間の電界強度を高精度に測
定することができる。
ある。電界センサは、光源２１、アンテナ１０が接続さ
れた導波路型電界センサヘッド２２、光検出器２５、お
よびこれらを順次接続する光ファイバ２３，２４から構
成されている。アンテナ１０に受信された電界強度の電
気信号は、導波路型電界センサヘッド２２によって光強
度信号に変換され、光ファイバ２４を通じて光検出器２
５に伝送される。この電界センサでは、メタルケーブル
からなる同軸ケーブル等を用いないため、引き回しによ
る電界分布の乱れがなく、空間の電界強度を高精度に測
定することができる。
【０００４】図６は、図８に示す電界センサに用いられ
る導波路型電界センサヘッド２２の構成図である。導波
路型電界センサヘッド２２は、ニオブ酸リチウム等の電
気光学効果を示す基板１上に形成された光導波路、光導
波路を含む基板１の表面に、バッファ層、変調用電極７
を順次設けて構成されている。アンテナ１０は、変調用
電極７に接続されている。
る導波路型電界センサヘッド２２の構成図である。導波
路型電界センサヘッド２２は、ニオブ酸リチウム等の電
気光学効果を示す基板１上に形成された光導波路、光導
波路を含む基板１の表面に、バッファ層、変調用電極７
を順次設けて構成されている。アンテナ１０は、変調用
電極７に接続されている。
【０００５】光源２１の出射光は、光ファイバ２３を通
って導波路型電界センサヘッド２２に入射する。入力光
導波路２への入射光８は、分岐された位相シフト光導波
路３，４に分割される。２本の位相シフト光導波路３，
４を通過した導波光が、出力光導波路５に同位相で合流
すれば、出射光９の強度は最大となり、実質的に入射光
８の強度が保たれる。２本の位相シフト光導波路３，４
を通過した光が、互いに逆相となって出力光導波路５で
合流する場合は、干渉により出射光９の強度は最小とな
る。
って導波路型電界センサヘッド２２に入射する。入力光
導波路２への入射光８は、分岐された位相シフト光導波
路３，４に分割される。２本の位相シフト光導波路３，
４を通過した導波光が、出力光導波路５に同位相で合流
すれば、出射光９の強度は最大となり、実質的に入射光
８の強度が保たれる。２本の位相シフト光導波路３，４
を通過した光が、互いに逆相となって出力光導波路５で
合流する場合は、干渉により出射光９の強度は最小とな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７は、導波路型電界
センサヘッド２２の出射光強度の印加電界強度依存性を
示す特性曲線である。導波路型電界センサヘッド２２の
出射光強度は、印加電界に対して周期的に最大値と最小
値をとって変化する。電界を印加しないとき、すなわ
ち、電界強度が０のとき、原理的には、各導波光は、そ
れぞれの位相シフト光導波路を同位相で通過するので、
導波路型電界センサヘッド２２の出射光強度は最大とな
る。しかし、実際には、導波路型電界センサヘッド２２
の製造工程で２つの位相シフト光導波路３，４の間に、
構造上の差が生じ、電界強度が０でも、出射光強度は最
大値からずれてしまうことが多い。
センサヘッド２２の出射光強度の印加電界強度依存性を
示す特性曲線である。導波路型電界センサヘッド２２の
出射光強度は、印加電界に対して周期的に最大値と最小
値をとって変化する。電界を印加しないとき、すなわ
ち、電界強度が０のとき、原理的には、各導波光は、そ
れぞれの位相シフト光導波路を同位相で通過するので、
導波路型電界センサヘッド２２の出射光強度は最大とな
る。しかし、実際には、導波路型電界センサヘッド２２
の製造工程で２つの位相シフト光導波路３，４の間に、
構造上の差が生じ、電界強度が０でも、出射光強度は最
大値からずれてしまうことが多い。
【０００７】導波路型電界センサヘッド２２に電界が印
加されないときの、特性曲線上の位置（以下、動作点と
いう）が、出射光強度の最大値と最小値の中間にあると
き、導波路型電界センサヘッドは、高い感度と良好な直
線性を示す。通常の用途からして、導波路型電界センサ
ヘッドは、このような特性をもつことが好ましいとされ
ている。しかし、導波路型電界センサヘッドの特性曲線
上の動作点を制御することは極めて困難とされてきた。
加されないときの、特性曲線上の位置（以下、動作点と
いう）が、出射光強度の最大値と最小値の中間にあると
き、導波路型電界センサヘッドは、高い感度と良好な直
線性を示す。通常の用途からして、導波路型電界センサ
ヘッドは、このような特性をもつことが好ましいとされ
ている。しかし、導波路型電界センサヘッドの特性曲線
上の動作点を制御することは極めて困難とされてきた。
【０００８】本発明の目的は、所望の動作点を有し、あ
るいは、高い感度と良好な直線性を有する導波路型電界
センサヘッド、およびこの導波路型電界センサヘッドを
用いて高精度に電界強度測定することができる電界セン
サを提供することである。
るいは、高い感度と良好な直線性を有する導波路型電界
センサヘッド、およびこの導波路型電界センサヘッドを
用いて高精度に電界強度測定することができる電界セン
サを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
を示す結晶基板上に形成された入力光導波路、入力光導
波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、２本の位
相シフト光導波路が合流する出力光導波路、位相シフト
光導波路の上、または近傍に形成したバッファ層、およ
び、バッファ層上で位相シフト光導波路近傍に設けた変
調用電極からなる導波路型電界センサヘッドにおいて、
位相シフト光導波路の近傍に、バッファ層が形成されて
ない部分を１箇所以上有し、かつ、バッファ層が形成さ
れてない部分の面積や形状が、２本の位相シフト光導波
路の間で、互いに同等でない導波路型電界センサヘッド
である。
を示す結晶基板上に形成された入力光導波路、入力光導
波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、２本の位
相シフト光導波路が合流する出力光導波路、位相シフト
光導波路の上、または近傍に形成したバッファ層、およ
び、バッファ層上で位相シフト光導波路近傍に設けた変
調用電極からなる導波路型電界センサヘッドにおいて、
位相シフト光導波路の近傍に、バッファ層が形成されて
ない部分を１箇所以上有し、かつ、バッファ層が形成さ
れてない部分の面積や形状が、２本の位相シフト光導波
路の間で、互いに同等でない導波路型電界センサヘッド
である。
【００１０】本発明によれば、バッファ層が形成されて
ない部分の少なくとも一部に、有機高分子材料などの、
位相シフト光導波路に応力を発生させる物質を塗布する
ことによって、２本の位相シフト光導波路を伝搬する導
波光の間に位相差を付与することができる。２本の位相
シフト光導波路を伝搬する導波光の間の位相差を調整す
ることによって、出力光導波路からの出射光強度を制御
可能な導波路型電界センサヘッドが得られる。
ない部分の少なくとも一部に、有機高分子材料などの、
位相シフト光導波路に応力を発生させる物質を塗布する
ことによって、２本の位相シフト光導波路を伝搬する導
波光の間に位相差を付与することができる。２本の位相
シフト光導波路を伝搬する導波光の間の位相差を調整す
ることによって、出力光導波路からの出射光強度を制御
可能な導波路型電界センサヘッドが得られる。
【００１１】さらに、本発明によれば、前記の導波路型
電界センサヘッドを備え、導波路型電界センサヘッドの
入射光の光源、導波路型電界センサヘッドの出射光を検
出する受光器、光源から導波路型電界センサヘッドま
で、および導波路型電界センサヘッドから受光器までの
光の伝送路をなす光ファイバ、および、印加電界を受信
し導波路型電界センサヘッドに入力するアンテナから構
成される電界センサを得ることができる。
電界センサヘッドを備え、導波路型電界センサヘッドの
入射光の光源、導波路型電界センサヘッドの出射光を検
出する受光器、光源から導波路型電界センサヘッドま
で、および導波路型電界センサヘッドから受光器までの
光の伝送路をなす光ファイバ、および、印加電界を受信
し導波路型電界センサヘッドに入力するアンテナから構
成される電界センサを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００１３】図１および図２は、本発明による導波路型
電界センサヘッドの構成図である。図３および図４は、
それぞれ、図１および図２に示す導波路型電界センサヘ
ッドにかかる特性曲線を示す図である。
電界センサヘッドの構成図である。図３および図４は、
それぞれ、図１および図２に示す導波路型電界センサヘ
ッドにかかる特性曲線を示す図である。
【００１４】図１において、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｂＯ３）を基板１とし、チタンを９００〜１１００℃の
温度で数時間熱拡散することによって、幅５〜１２μ
ｍ、深さ３〜１０μｍ程度の、入力光導波路２、位相シ
フト光導波路３，４、出力光導波路をもつ分岐干渉型導
波路デバイスが形成されている。光導波路を含む基板１
の表面には、ＳｉＯ２膜からなるバッファ層６が、さら
に、幅１０〜３０μｍ程度の変調用電極７が設置され、
導波路型電界センサヘッドが形成されている。ここで、
２本の位相シフト光導波路３，４のうち、一方の位相シ
フト光導波路４上の一部に、バッファ層が形成されてな
い部分１２が設けてある。
ｂＯ３）を基板１とし、チタンを９００〜１１００℃の
温度で数時間熱拡散することによって、幅５〜１２μ
ｍ、深さ３〜１０μｍ程度の、入力光導波路２、位相シ
フト光導波路３，４、出力光導波路をもつ分岐干渉型導
波路デバイスが形成されている。光導波路を含む基板１
の表面には、ＳｉＯ２膜からなるバッファ層６が、さら
に、幅１０〜３０μｍ程度の変調用電極７が設置され、
導波路型電界センサヘッドが形成されている。ここで、
２本の位相シフト光導波路３，４のうち、一方の位相シ
フト光導波路４上の一部に、バッファ層が形成されてな
い部分１２が設けてある。
【００１５】そして、バッファ層が形成されてない部分
１２には、シアノアクリレート系の高分子接着剤１３が
塗布されている。シアノアクリレート系の高分子接着剤
１３を塗布することにより、位相シフト光導波路４の当
該箇所近傍に、応力が発生する。応力は、塗布する面
積、形状等に依存する。位相シフト光導波路４に発生す
る応力に依存して、２本の位相シフト光導波路３，４を
伝搬する導波光の間に、位相差が生じる。
１２には、シアノアクリレート系の高分子接着剤１３が
塗布されている。シアノアクリレート系の高分子接着剤
１３を塗布することにより、位相シフト光導波路４の当
該箇所近傍に、応力が発生する。応力は、塗布する面
積、形状等に依存する。位相シフト光導波路４に発生す
る応力に依存して、２本の位相シフト光導波路３，４を
伝搬する導波光の間に、位相差が生じる。
【００１６】図３によれば、図１の導波路型電界センサ
ヘッドのバッファ層が形成されてない部分１２に、高分
子接着剤１３を塗布することにより、特性曲線を移動さ
せ、出射光強度が５０％になるように動作点を制御する
ことができる。
ヘッドのバッファ層が形成されてない部分１２に、高分
子接着剤１３を塗布することにより、特性曲線を移動さ
せ、出射光強度が５０％になるように動作点を制御する
ことができる。
【００１７】図２に示す導波路型電界センサヘッドは、
図１に示す導波路型電界センサヘッドと基本的に同じ構
成をなしている。図２に示す導波路型電界センサヘッド
では、バッファ層が形成されてない部分１２が、位相シ
フト光導波路４に沿って、複数箇所設けられている。そ
して、バッファ層が形成されてない部分１２のうちの１
箇所、または複数箇所に、シアノアクリレート系の高分
子接着剤１３を塗布し、特性曲線を移動させることがで
きる。
図１に示す導波路型電界センサヘッドと基本的に同じ構
成をなしている。図２に示す導波路型電界センサヘッド
では、バッファ層が形成されてない部分１２が、位相シ
フト光導波路４に沿って、複数箇所設けられている。そ
して、バッファ層が形成されてない部分１２のうちの１
箇所、または複数箇所に、シアノアクリレート系の高分
子接着剤１３を塗布し、特性曲線を移動させることがで
きる。
【００１８】図４によれば、図２の導波路型電界センサ
ヘッドにおいて、バッファ層が形成されてない部分１２
の４箇所のうち３箇所に、シアノアクリレート系の高分
子接着剤１３を塗布し、電界がアンテナに印加されない
（印加電界強度が０）ときの出射光強度が５０％になる
ように、特性曲線を移動させることによって、動作点の
位置を制御することができる。
ヘッドにおいて、バッファ層が形成されてない部分１２
の４箇所のうち３箇所に、シアノアクリレート系の高分
子接着剤１３を塗布し、電界がアンテナに印加されない
（印加電界強度が０）ときの出射光強度が５０％になる
ように、特性曲線を移動させることによって、動作点の
位置を制御することができる。
【００１９】バッファ層が形成されてない部分１２を、
２本の位相シフト光導波路３，４の双方に設けてもよ
い。バッファ層が形成されてない部分１２の面積や形状
を、２本の位相シフト光導波路３，４の間で、互いに同
等でないように形成し、導波光の間に位相差が生じれば
よい。さらに、バッファ層が形成されてない部分１２を
設けただけで、所望の動作点が得られるならば、高分子
接着剤の塗布が必須要件ではないことはいうまでもな
い。
２本の位相シフト光導波路３，４の双方に設けてもよ
い。バッファ層が形成されてない部分１２の面積や形状
を、２本の位相シフト光導波路３，４の間で、互いに同
等でないように形成し、導波光の間に位相差が生じれば
よい。さらに、バッファ層が形成されてない部分１２を
設けただけで、所望の動作点が得られるならば、高分子
接着剤の塗布が必須要件ではないことはいうまでもな
い。
【００２０】動作点の制御により、導波路型電界センサ
ヘッドに高い感度と良好な直線性をもたせることがで
き、図８に示す電界センサにも適用することができ、そ
の結果、高精度な電界強度測定が可能となる。すなわ
ち、本発明は、従来の電界センサに特性の向上と、利便
性の向上をもたらす。
ヘッドに高い感度と良好な直線性をもたせることがで
き、図８に示す電界センサにも適用することができ、そ
の結果、高精度な電界強度測定が可能となる。すなわ
ち、本発明は、従来の電界センサに特性の向上と、利便
性の向上をもたらす。
【００２１】本発明は、透過型の導波路型電界センサヘ
ッドに限定しない。図５は、本発明による反射型の導波
路型電界センサヘッドの構成図である。
ッドに限定しない。図５は、本発明による反射型の導波
路型電界センサヘッドの構成図である。
【００２２】本発明によれば、導波路型電界センサヘッ
ドの製造工程で困難とされる、特性曲線上の動作点の制
御を、導波路型電界センサヘッドを製造した後に、ある
いは、電界センサとして稼働させながら、実施すること
ができる。
ドの製造工程で困難とされる、特性曲線上の動作点の制
御を、導波路型電界センサヘッドを製造した後に、ある
いは、電界センサとして稼働させながら、実施すること
ができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所望の動作点を有し、あるいは、高い感度と良好な直線
性を有する導波路型電界センサヘッドを実現し、この導
波路型電界センサヘッドを用いれば、高精度に電界強度
測定することができる電界センサを得ることができる。
所望の動作点を有し、あるいは、高い感度と良好な直線
性を有する導波路型電界センサヘッドを実現し、この導
波路型電界センサヘッドを用いれば、高精度に電界強度
測定することができる電界センサを得ることができる。
【図１】本発明による導波路型電界センサヘッドの構成
図。
図。
【図２】本発明による導波路型電界センサヘッドの構成
図。
図。
【図３】図１に示す導波路型電界センサヘッドにかかる
特性曲線を示す図。
特性曲線を示す図。
【図４】図２に示す導波路型電界センサヘッドにかかる
特性曲線を示す図。
特性曲線を示す図。
【図５】反射型の導波路型電界センサヘッドの構成図。
【図６】公知の導波路型電界センサヘッドの構成図。
【図７】図６に示す導波路型電界センサの、出射光強度
の印加電界強度依存性に関する特性曲線を示す図。
の印加電界強度依存性に関する特性曲線を示す図。
【図８】公知の電界センサの構成概要図。
１ 基板 ２ 入力光導波路 ３，４ 位相シフト光導波路 ５ 出力光導波路 ６ バッファ層 ７ 変調用電極 ８ 入射光 ９ 出射光 １０ アンテナ １１ リード線 １２ バッファ層が形成されてない部分 １３ 高分子接着剤 １４ 反射部 １５ 入出力光導波路 ２１ 光源 ２２ 導波路型電界センサヘッド ２３，２４ 光ファイバ ２５ 光検出器
Claims (5)
- 【請求項１】 電気光学効果を示す結晶基板上に形成さ
れた入力光導波路、該入力光導波路より分岐した２本の
位相シフト光導波路、該２本の位相シフト光導波路が合
流する出力光導波路、前記位相シフト光導波路の上、ま
たは近傍に形成したバッファ層、および、該バッファ層
上で該位相シフト光導波路近傍に設けた変調用電極から
なる導波路型電界センサヘッドにおいて、前記位相シフ
ト光導波路の近傍に、前記バッファ層が形成されてない
部分を有し、かつ、前記バッファ層が形成されてない部
分の面積、および／または、形状が、前記２本の位相シ
フト光導波路の間で、互いに同等でないことを特徴とす
る導波路型電界センサヘッド。 - 【請求項２】 前記バッファ層が形成されてない部分
は、前記位相シフト光導波路に沿って、複数設けられて
いることを特徴とする請求項１記載の導波路型電界セン
サヘッド。 - 【請求項３】 前記バッファ層が形成されてない部分の
少なくとも一部には、前記位相シフト光導波路に応力を
発生させる物質が塗布されていることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の導波路型電界センサヘッ
ド。 - 【請求項４】 前記応力を発生させる物質は、有機高分
子であることを特徴とする請求項３に記載の導波路型電
界センサヘッド。 - 【請求項５】 電界センサヘッド、該電界センサヘッド
の入射光の光源、前記電界センサヘッドの出射光を検出
する受光器、前記光源から前記電界センサヘッドまで、
および該電界センサヘッドから前記受光器までの光の伝
送路をなす光ファイバ、および、印加電界を受信し前記
センサヘッドに入力するアンテナから構成される電界セ
ンサにおいて、前記電界センサヘッドは、請求項１ない
し請求項４のいずれか記載の導波路型電界センサヘッド
であることを特徴とする電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11033047A JP2000230955A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 導波路型電界センサヘッドおよび電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11033047A JP2000230955A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 導波路型電界センサヘッドおよび電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000230955A true JP2000230955A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12375875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11033047A Withdrawn JP2000230955A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 導波路型電界センサヘッドおよび電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000230955A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008216437A (ja) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光電界センサ及びその製造方法 |
| JP2009192953A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Tokyo Keiki Inc | 光機能素子 |
| JP2021092405A (ja) * | 2019-12-07 | 2021-06-17 | 株式会社精工技研 | 光電界センサ |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11033047A patent/JP2000230955A/ja not_active Withdrawn
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