JP2000304792A - 光電界センサ - Google Patents
光電界センサInfo
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- JP2000304792A JP2000304792A JP11109621A JP10962199A JP2000304792A JP 2000304792 A JP2000304792 A JP 2000304792A JP 11109621 A JP11109621 A JP 11109621A JP 10962199 A JP10962199 A JP 10962199A JP 2000304792 A JP2000304792 A JP 2000304792A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 65
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサヘッドに対するあらゆる方向の電界の
方向を特定し、かつ、方向依存性がない、すなわち指向
性がない検出感度を示す小型の光電界センサを提供する
こと。 【解決手段】 アンテナ１４、１５、およびアンテナ１
４、１５で受信した信号電圧に依存して、入射した光を
強度変調して出射するセンサヘッド１３に、同一の基板
２１上にそれぞれ複数個形成したセンサヘッドを使い、
光源１１の出力光は分岐して各センサヘッド１３に入射
し、各センサヘッド１３の出射光は、それぞれ対応した
光検出器１８、１９によって検出する構成の光電界セン
サ。アンテナ１４、１５は、互いに直交して、かつ、光
の進行方向に対し４５度の角度をなして配置される。
方向を特定し、かつ、方向依存性がない、すなわち指向
性がない検出感度を示す小型の光電界センサを提供する
こと。 【解決手段】 アンテナ１４、１５、およびアンテナ１
４、１５で受信した信号電圧に依存して、入射した光を
強度変調して出射するセンサヘッド１３に、同一の基板
２１上にそれぞれ複数個形成したセンサヘッドを使い、
光源１１の出力光は分岐して各センサヘッド１３に入射
し、各センサヘッド１３の出射光は、それぞれ対応した
光検出器１８、１９によって検出する構成の光電界セン
サ。アンテナ１４、１５は、互いに直交して、かつ、光
の進行方向に対し４５度の角度をなして配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＭＣ分野で電磁
ノイズの特性測定に用いられる光電界センサに関する。
ノイズの特性測定に用いられる光電界センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】電界あるいは電磁ノイズの検出は、最近
では、電気光学効果を利用して、入射光が、電界強度に
依存して、強度変調して出射されるようなセンサヘッド
を用いて行われることが多い。
では、電気光学効果を利用して、入射光が、電界強度に
依存して、強度変調して出射されるようなセンサヘッド
を用いて行われることが多い。
【０００３】図２は、従来の光電界センサの構成の一例
を示す図である。図２（ａ）は、光電界センサの全体の
構成を示す図である。図２（ｂ）は、センサヘッドとし
て用いられる光変調器およびダイポールアンテナの構成
を示す図である。図２において、光源８１の出力光は、
光ファイバ８２を通って光変調器８３に入射され、ダイ
ポールアンテナ８４により捕捉された電界に依存して強
度変調され、出射光となる。この出射光は、光ファイバ
８５を通って光検出器８６で電気信号に変換して出力さ
れる。
を示す図である。図２（ａ）は、光電界センサの全体の
構成を示す図である。図２（ｂ）は、センサヘッドとし
て用いられる光変調器およびダイポールアンテナの構成
を示す図である。図２において、光源８１の出力光は、
光ファイバ８２を通って光変調器８３に入射され、ダイ
ポールアンテナ８４により捕捉された電界に依存して強
度変調され、出射光となる。この出射光は、光ファイバ
８５を通って光検出器８６で電気信号に変換して出力さ
れる。
【０００４】ニオブ酸リチウム結晶の基板９１表面上
に、Ｙ分岐型光分岐導波路９２、互いに１／４波長の位
相差をもつ二つの光位相変調導波路９３、および、Ｙ分
岐型光合流導波路９４によって構成される導波路型マッ
ハツェンダー干渉計が形成されている。導波路型マッハ
ツェンダー干渉計の光位相変調導波路９３の近傍に、変
調電極９６を形成して光変調器８３を構成している。そ
して、光位相変調導波路９３の近傍に設けられた変調電
極９６には、ダイポールアンテナ８４が接続されてい
る。
に、Ｙ分岐型光分岐導波路９２、互いに１／４波長の位
相差をもつ二つの光位相変調導波路９３、および、Ｙ分
岐型光合流導波路９４によって構成される導波路型マッ
ハツェンダー干渉計が形成されている。導波路型マッハ
ツェンダー干渉計の光位相変調導波路９３の近傍に、変
調電極９６を形成して光変調器８３を構成している。そ
して、光位相変調導波路９３の近傍に設けられた変調電
極９６には、ダイポールアンテナ８４が接続されてい
る。
【０００５】Ｙ分岐型光分岐導波路９２に入射した光は
二分岐され、それぞれ光位相変調導波路９３に導かれ、
ダイポールアンテナ８４に接続されている変調電極９６
に印加された電圧に応じて、互いに逆の位相変調を受け
る。これらの光は、Ｙ分岐型光合流導波路９４において
合流する際に、互いの位相差に応じた光の干渉により、
強度変調された光信号に変換される。例えば、変調電極
９６に電圧が印加されていない場合、Ｙ分岐型光合流導
波路９４で合流する二つの光の位相差は１／４波長であ
るため、Ｙ分岐型光合流導波路９４に入射した光の１／
２が光ファイバ８５に導かれ、残りは基板９１内に放射
される。そして、二つの光の位相差が小さくなるように
位相変調を受けた場合は、光ファイバ８５に導かれる光
量は位相差に応じて多くなり、逆に位相差が大きくなっ
た場合は、光量が少なくなる。
二分岐され、それぞれ光位相変調導波路９３に導かれ、
ダイポールアンテナ８４に接続されている変調電極９６
に印加された電圧に応じて、互いに逆の位相変調を受け
る。これらの光は、Ｙ分岐型光合流導波路９４において
合流する際に、互いの位相差に応じた光の干渉により、
強度変調された光信号に変換される。例えば、変調電極
９６に電圧が印加されていない場合、Ｙ分岐型光合流導
波路９４で合流する二つの光の位相差は１／４波長であ
るため、Ｙ分岐型光合流導波路９４に入射した光の１／
２が光ファイバ８５に導かれ、残りは基板９１内に放射
される。そして、二つの光の位相差が小さくなるように
位相変調を受けた場合は、光ファイバ８５に導かれる光
量は位相差に応じて多くなり、逆に位相差が大きくなっ
た場合は、光量が少なくなる。
【０００６】この光電界センサは、電界強度を非接触で
検出する方式で、しかも光信号に変調された電界強度の
情報は、光ファイバ８５によって伝送され、光検出器８
６で再び電気信号に変換して計測器や受信器に入力され
る。光ファイバ８５を伝送する光信号の遠隔伝送が容易
で、かつ伝送路線系とその周囲環境との間にノイズの授
受がないため、光電界センサは、遠隔地の電界強度測定
を可能にするなどの特徴がある。
検出する方式で、しかも光信号に変調された電界強度の
情報は、光ファイバ８５によって伝送され、光検出器８
６で再び電気信号に変換して計測器や受信器に入力され
る。光ファイバ８５を伝送する光信号の遠隔伝送が容易
で、かつ伝送路線系とその周囲環境との間にノイズの授
受がないため、光電界センサは、遠隔地の電界強度測定
を可能にするなどの特徴がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光電界
センサは、ダイポールアンテナ８４を用いていたため、
電界の方向を特定できなかった。また、従来の光電界セ
ンサは、図２において、ダイポールアンテナ８４に直交
するＡ方向の電界に比ベ、ダイポールアンテナ８４に平
行なＢ方向の電界に対して、光電界センサの検出感度は
極端に低い。また、光変調器８３を収納するパッケージ
にダイポールアンテナ８４を外付けするため、センサヘ
ッドのサイズが大きくなるという問題点もあった。
センサは、ダイポールアンテナ８４を用いていたため、
電界の方向を特定できなかった。また、従来の光電界セ
ンサは、図２において、ダイポールアンテナ８４に直交
するＡ方向の電界に比ベ、ダイポールアンテナ８４に平
行なＢ方向の電界に対して、光電界センサの検出感度は
極端に低い。また、光変調器８３を収納するパッケージ
にダイポールアンテナ８４を外付けするため、センサヘ
ッドのサイズが大きくなるという問題点もあった。
【０００８】本発明は、センサヘッドに対するあらゆる
方向の電界の方向を特定し、かつ、方向依存性がない、
すなわち指向性がない検出感度を示す小型の光電界セン
サを提供することを目的とする。
方向の電界の方向を特定し、かつ、方向依存性がない、
すなわち指向性がない検出感度を示す小型の光電界セン
サ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】本発明の光電界センサ
は、電界を受信するアンテナ、アンテナで受信した信号
の信号電圧に依存して、入射した光を強度変調して出射
するセンサヘッド、センサヘッドに入射する光の光源、
および、センサヘッドの出射光を受光して電気信号に変
換する光検出器が、光学的に結合して構成され、アンテ
ナ、センサヘッド、および、光検出器は、それぞれ複数
個からなり、光源の出力光を分岐して各センサヘッドに
入射するように構成されている。
は、電界を受信するアンテナ、アンテナで受信した信号
の信号電圧に依存して、入射した光を強度変調して出射
するセンサヘッド、センサヘッドに入射する光の光源、
および、センサヘッドの出射光を受光して電気信号に変
換する光検出器が、光学的に結合して構成され、アンテ
ナ、センサヘッド、および、光検出器は、それぞれ複数
個からなり、光源の出力光を分岐して各センサヘッドに
入射するように構成されている。
【００１０】本発明の光電界センサにおいて、それぞれ
複数個からなるセンサヘッドおよびアンテナが、同一の
基板上に形成されている。また、本発明の光電界センサ
において、アンテナは、互いに直交して、かつ、光の進
行方向に対し４５度の角度をなして配置されている。
複数個からなるセンサヘッドおよびアンテナが、同一の
基板上に形成されている。また、本発明の光電界センサ
において、アンテナは、互いに直交して、かつ、光の進
行方向に対し４５度の角度をなして配置されている。
【００１１】
【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。
【００１２】図１は、本発明の光電界センサ構成を示す
図である。図１（ａ）は、光電界センサの全体の構成を
示す図である。図１（ｂ）は、センサヘッドとして用い
られる光変調器の構成を示す図である。光源１１の出力
光は、光ファイバ１２を通って光変調器１３に入射され
る。光変調器１３に入射された入射光は、二つに分岐さ
れ、それぞれのアンテナ１４、１５に捕捉された電界に
依存して強度変調され、互いに独立な強度をもつ二つの
出射光となる。出射光は、光ファイバ１６、１７を通っ
て、光検出器１８、１９にそれぞれ入射され、電気信号
に変換されて出力される。
図である。図１（ａ）は、光電界センサの全体の構成を
示す図である。図１（ｂ）は、センサヘッドとして用い
られる光変調器の構成を示す図である。光源１１の出力
光は、光ファイバ１２を通って光変調器１３に入射され
る。光変調器１３に入射された入射光は、二つに分岐さ
れ、それぞれのアンテナ１４、１５に捕捉された電界に
依存して強度変調され、互いに独立な強度をもつ二つの
出射光となる。出射光は、光ファイバ１６、１７を通っ
て、光検出器１８、１９にそれぞれ入射され、電気信号
に変換されて出力される。
【００１３】光変調器１３は、ニオブ酸リチウム結晶の
基板２１表面上に構築された、それぞれ二つの光変調器
とアンテナ１４、１５から構成されている。基板２１の
表面に、Ｙ分岐型光分岐導波路２２、さらに、二つの導
波路型マッハツェンダー干渉計が形成されている。二つ
の導波路型マッハツェンダー干渉計の光位相変調導波路
近傍に、変調電極２５、２６をそれぞれ形成して、二つ
の光変調器１３が作られる。薄膜状ダイポールアンテナ
として形成されたアンテナ１４、１５は、それぞれの変
調電極２５、２６に接続されている。アンテナ１４とア
ンテナ１５は、互いに直交し、かつ、各光導波路と４５
度の角度をなして配置されている。
基板２１表面上に構築された、それぞれ二つの光変調器
とアンテナ１４、１５から構成されている。基板２１の
表面に、Ｙ分岐型光分岐導波路２２、さらに、二つの導
波路型マッハツェンダー干渉計が形成されている。二つ
の導波路型マッハツェンダー干渉計の光位相変調導波路
近傍に、変調電極２５、２６をそれぞれ形成して、二つ
の光変調器１３が作られる。薄膜状ダイポールアンテナ
として形成されたアンテナ１４、１５は、それぞれの変
調電極２５、２６に接続されている。アンテナ１４とア
ンテナ１５は、互いに直交し、かつ、各光導波路と４５
度の角度をなして配置されている。
【００１４】Ｙ分岐型光分岐導波路２２に入射した光
は、二分岐され、光変調器１３の各光変調器に導かれ、
アンテナ１４、１５から変調電極２５、２６にそれぞれ
印加された電圧に応じて、互いに独立に強度変調され、
出射される。
は、二分岐され、光変調器１３の各光変調器に導かれ、
アンテナ１４、１５から変調電極２５、２６にそれぞれ
印加された電圧に応じて、互いに独立に強度変調され、
出射される。
【００１５】本発明の光電界センサでは、二つのアンテ
ナ１４、１５が直交して配置され、それぞれが受けた電
界により、独立に光信号に変調して出射する。このた
め、光検出器１８、１９の出力信号強度を比較すれば、
電界の方向を特定することが容易に可能となる。また、
光検出器１８、１９の出力信号強度の和をとることによ
り、アンテナ１４、１５に対して、電界がいかなる方向
にあっても、方向に依存しない、すなわち指向性がない
検出感度が得られる。
ナ１４、１５が直交して配置され、それぞれが受けた電
界により、独立に光信号に変調して出射する。このた
め、光検出器１８、１９の出力信号強度を比較すれば、
電界の方向を特定することが容易に可能となる。また、
光検出器１８、１９の出力信号強度の和をとることによ
り、アンテナ１４、１５に対して、電界がいかなる方向
にあっても、方向に依存しない、すなわち指向性がない
検出感度が得られる。
【００１６】さらに、本発明の光電界センサによれば、
ニオブ酸リチウム結晶の基板２１の表面上にアンテナ１
４、１５を形成することにより、アンテナ１４、１５を
光変調器１３のパッケージ内部に収め、センサヘッドを
小型化にすることができる。
ニオブ酸リチウム結晶の基板２１の表面上にアンテナ１
４、１５を形成することにより、アンテナ１４、１５を
光変調器１３のパッケージ内部に収め、センサヘッドを
小型化にすることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサヘッドに対するあらゆる方向の電界の方向を特定
し、かつ、方向依存性がない、すなわち指向性がない検
出感度を示す小型の光電界センサを得ることができる。
センサヘッドに対するあらゆる方向の電界の方向を特定
し、かつ、方向依存性がない、すなわち指向性がない検
出感度を示す小型の光電界センサを得ることができる。
【図１】本発明の光電界センサ構成を示す図。図１
（ａ）は光電界センサの全体の構成を示す図。図１
（ｂ）はセンサヘッドとして用いられる光変調器の構成
を示す図。
（ａ）は光電界センサの全体の構成を示す図。図１
（ｂ）はセンサヘッドとして用いられる光変調器の構成
を示す図。
【図２】従来の光電界センサの構成の一例を示す図。図
２（ａ）は光電界センサの全体の構成を示す図。図２
（ｂ）はセンサヘッドとして用いられる光変調器の構成
およびダイポールアンテナを示す図。
２（ａ）は光電界センサの全体の構成を示す図。図２
（ｂ）はセンサヘッドとして用いられる光変調器の構成
およびダイポールアンテナを示す図。
１１ 光源 １２ 光ファイバ １３ 光変調器 １４、１５ ダイポールアアンテナ １６、１７ 光ファイバ １８、１９ 光検出器 ２１ 基板 ２２ Ｙ分岐型光分岐導波路 ２５、２６ 変調電極 ８１ 光源 ８２ 光ファイバ ８３ 光変調器 ８４ アンテナ ８５ 光ファイバ ８６ 光検出器 ９１ 基板 ９２ Ｙ分岐型光分岐導波路 ９３ 光位相変調導波路 ９４ Ｙ分岐型光合流導波路 ９６ 変調電極
Claims (5)
- 【請求項１】 電界を受信するアンテナ、該アンテナで
受信した信号の信号電圧に依存して、入射した光を強度
変調して出射するセンサヘッド、前記センサヘッドに入
射する光の光源、および、前記センサヘッドの出射光を
受光して電気信号に変換する光検出器が、光学的に結合
して構成される光電界センサにおいて、前記アンテナ、
前記センサヘッド、および、前記光検出器は、それぞれ
複数個からなり、前記光源の出力光は分岐され、前記セ
ンサヘッドにそれぞれ入射されるように構成されている
ことを特徴とする光電界センサ。 - 【請求項２】 複数個からなる前記センサヘッドには、
同一の基板上に形成された複数個のセンサヘッドが使わ
れていることを特徴とする請求項１記載の光電界セン
サ。 - 【請求項３】 前記アンテナは、前記センサヘッドと同
一の基板上に形成されていることを特徴とする請求項１
または請求項２記載の光電界センサ。 - 【請求項４】 前記アンテナは、互いに直交するように
配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の光電界センサ。 - 【請求項５】 前記アンテナは、光の進行方向に対し、
４５度の角度をなして配置されていることを特徴とする
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光電界セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11109621A JP2000304792A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 光電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11109621A JP2000304792A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 光電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304792A true JP2000304792A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14514943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11109621A Withdrawn JP2000304792A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 光電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000304792A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240089005A1 (en) * | 2022-09-14 | 2024-03-14 | Apple Inc. | Receiver with Photonic Antenna Array |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP11109621A patent/JP2000304792A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240089005A1 (en) * | 2022-09-14 | 2024-03-14 | Apple Inc. | Receiver with Photonic Antenna Array |
| US12068786B2 (en) * | 2022-09-14 | 2024-08-20 | Apple Inc. | Receiver with photonic antenna array |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050802 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060921 |