JP2001343410A

JP2001343410A - 電界プローブ

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Publication number: JP2001343410A
Application number: JP2000162566A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shinagawa; 満品川; Oku Kuraki; 億久良木; Junzo Yamada; 順三山田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: JP3459394B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気光学結晶を用いることにより小型に構成
でき、高い空間分解能で電界を測定することができる電
界プローブを提供する。【解決手段】Ｘ，Ｙ，Ｚの直交する３軸に対応して設
けられた電気光学結晶１ｘ，１ｙ，１ｚに対して電界測
定装置部２０ｘ，２０ｙ，２０ｚのレーザ５ｘ，５ｙ，
５ｚからのレーザ光を偏光検出光学系７ｘ，７ｙ，７
ｚ、光バイアス制御器９ｘ，９ｙ，９ｚ、光ファイバ１
９ｘ，１９ｙ，１９ｚを介して照射し、その反射されて
きた３軸に対応するレーザ光の偏光変化を偏光検出光学
系７ｘ，７ｙ，７ｚでレーザ光の強度変化に変換し、更
にフォトディテクタ１１ｘ，１１ｙ，１１ｚで電気信号
の強度変化の検出信号に変換し、各軸に対応する検出信
号の強度および位相を３軸成分に分けて表示器１７に表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界を測定する電
界プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、携帯電話や無線ＬＡＮの普及、
情報処理機器の高速化などにより、これらから発生する
電磁波の電子機器への影響、生体への影響が取り上げら
れ、電磁波を検知するための高性能なプローブが必要と
なっている。自由空間中や生体ファントムモデル内の電
磁波を詳細に解析するには、直交する３軸に電磁波を分
離して測定することが有効であり、また電磁波の測定に
は電磁波による電界を測定することが有効である。

【０００３】電界を測定する従来の電界プローブとして
は、例えば導波路型光変調器およびレーザ光を利用した
電界センサがある。この電界センサは、図８に示すよう
に、レーザ光源９１から出力されるレーザ光を導波路型
光変調器９２に照射し、導波路型光変調器９２を透過し
たレーザ光を受光器９３で受光して電界を測定するもの
であり、この電界プローブは感度がよく、測定帯域が広
いことに加えて、大部分が非金属で構成されるため、被
測定電界を乱さない方法として利用されてきている。

【０００４】また、例えば特開平５−７２２９９号や特
開平６−９４８０７号に記載されている集積回路の内部
ノードの信号計測システムおよび特開平８−２６２１１
７号に開示されているプリントボード上の波形計測シス
テムに用いられているように、レーザ光と電気光学結晶
を用いた電気光学的手法による信号検出技術がある。こ
の信号検出技術は、電界を電気光学結晶に結合させ、そ
の電界をレーザ光でピックアップする方式であるため、
この信号検出技術を電界プローブに利用することによ
り、グランド位置に依存しない測定を行うことができる
という特徴を有する電界プローブを構成することが可能
であると考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、図８
に示した従来の電界プローブは、図示のように金属製の
ロッドアンテナ９４を必要とするため、この金属ロッド
により被測定電界が少なからず乱され、電界を正確に測
定することができないという問題があることに加えて、
導波路型光変調器とロッドアンテナのセットで３軸を構
成すると、プローブヘッドの大きさだけでも最低７０ｍ
ｍ立方となり、この大きさでは空間分解能が制限され、
例えば小型の生体ファントムモデルの内部の電界を高空
間分解能で測定することができないとともに、またアレ
イ状に配置することも困難であるという問題がある。

【０００６】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、電気光学結晶を用いることに
より小型に構成でき、高い空間分解能で電界を測定する
ことができる電界プローブを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、レーザ光の進行方向に平
行または直交する電界のみに感度を有する電気光学結晶
と、該電気光学結晶に対してレーザ光を照射するレーザ
光照射手段と、該レーザ光照射手段から前記電気光学結
晶に入射して反射されてきたレーザ光を受けて、レーザ
光の偏光変化をレーザ光の強度変化に変換する偏光検出
光学手段と、該偏光検出光学手段で変換したレーザ光の
強度変化を電気信号の強度変化の検出信号に変換する光
検出手段と、該光検出手段で検出された検出信号の強度
および位相を出力する出力手段とを有することを要旨と
する。

【０００８】請求項１記載の本発明にあっては、電気光
学結晶にレーザ光を照射し、その反射されてきたレーザ
光の偏光変化をレーザ光の強度変化に変換し、このレー
ザ光の強度変化を変換して得た電気信号の強度変化を電
界検出信号としてその強度および位相を出力するため、
従来のように金属製のロッドアンテナが不要であり、非
金属で構成でき、被測定電界を乱すことがないととも
に、３軸構成としても例えば１０ｍｍ立方以内に小さく
構成することができ、電波暗室などの自由空間内の電界
分布の測定のみでなく、小さい生体ファントムモデル内
部の電界も極めて高精度に高空間分解能で測定すること
ができるものである。

【０００９】また、請求項２記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記電気光学結晶が、複数軸方向
の成分の電界を検出すべく複数軸に対応して複数個配設
され、前記レーザ光照射手段、偏光検出光学手段、光検
出手段が、それぞれ前記複数軸に対応して複数個ずつ設
けられ、前記出力手段が、前記光検出手段からの検出信
号の強度および位相を複数軸成分に分けて出力するよう
に構成されていることを要旨とする。

【００１０】請求項２記載の本発明にあっては、複数個
の電気光学結晶で複数軸方向の成分の電界を検出し、複
数軸に対応する複数のレーザ光照射手段、偏光検出光学
手段、光検出手段で処理して、検出信号の強度および位
相を複数軸成分に分けて出力するため、被測定電界を乱
すことなく、例えば１０ｍｍ立方以内に小さく構成する
ことができ、小さい生体ファントムモデル内部の電界も
極めて高精度に高空間分解能で測定することができるも
のである。

【００１１】更に、請求項３記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記電気光学結晶が、複数軸方向
の成分の電界を検出すべく複数軸に対応して複数個配設
され、前記レーザ光照射手段からのレーザ光が前記複数
個の電気光学結晶のうちの選択した任意の１個を照射し
得るようにレーザ光を切り替える光スイッチ手段を有す
ることを要旨とする。

【００１２】請求項３記載の本発明にあっては、複数軸
に対応して配設された複数個の電気光学結晶に対して光
スイッチ手段でレーザ光を選択的に切り替えて、１つの
共通なレーザ光照射手段、偏光検出光学手段、光検出手
段で処理し、複数軸方向の成分の電界を検出するため、
レーザ光照射手段、偏光検出光学手段、光検出手段を共
通化でき、経済化および小型化を図ることができること
に加えて、被測定電界を乱すことなく、極めて高精度に
高空間分解能で例えば小さい生体ファントムモデル内部
の電界も測定することができるものである。

【００１３】請求項４記載の本発明は、請求項２または
３記載の発明において、前記複数軸に対応して配設され
た各電気光学結晶に対するレーザ光の導入方向を一方向
にするように設けられたミラーを有することを要旨とす
る。

【００１４】請求項４記載の本発明にあっては、各電気
光学結晶に対するレーザ光の導入方向をミラーによって
一方向にしているため、各電気光学結晶に対するレーザ
光の導入を適確に行うことができ、電気光学結晶からな
るプローブヘッドを一体的に構成でき、信頼性を向上す
ることができる。

【００１５】また、請求項５記載の本発明は、請求項１
乃至４のいずれかに記載の発明において、前記電気光学
結晶のレーザ光導入部にレーザ光の偏光を調整する偏光
調整手段を有することを要旨とする。

【００１６】請求項５記載の本発明にあっては、電気光
学結晶のレーザ光導入部に設けた偏光調整手段でレーザ
光の偏光を調整するため、電気光学結晶にレーザ光を導
入する光ファイバの曲げによる偏光の乱れを補正でき
る。

【００１７】更に、請求項６記載の本発明は、請求項１
乃至５のいずれかに記載の発明において、前記光検出手
段からの検出信号を増幅する低雑音増幅手段および該低
雑音増幅手段からの出力信号の帯域を制限して不要な雑
音を除去するフィルタ手段を更に有することを要旨とす
る。

【００１８】請求項６記載の本発明にあっては、光検出
手段からの検出信号を低雑音増幅手段で増幅し、この増
幅出力に含まれる不要な雑音をフィルタ手段で除去する
ため、微弱でＳ／Ｎが悪い検出信号を雑音のない信頼性
の高い検出信号とし、電界を高精度に測定することがで
きる。

【００１９】請求項７記載の本発明は、請求項１乃至６
のいずれかに記載の発明において、前記電気光学結晶の
うちレーザ光の進行方向に平行な電界のみに感度を有す
る電気光学結晶が、ＣｄＴｅ，ＧａＡｓ，Ｂｉ₁₂ＳｉＯ
₂₀，Ｂｉ₁₂ＴｉＯ₂₀，ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃）−５５゜カ
ット、ＺｎＴｅ，ＫＤ＊Ｐ，ＣｕＣｌ，ＺｎＳ、または
ＫＴＰ−Ｚカットからなるグループから選択されたいず
れかで構成され、前記電気光学結晶のうちレーザ光の進
行方向に直交する電界のみに感度を有する電気光学結晶
が、ＬＴ（ＬｉＴａＯ₃），ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃），ＫＴ
Ｐ，ＤＡＳＴ，ＡＡＮＰからなるグループから選択され
たいずれかで構成されることを要旨とする。

【００２０】また、請求項８記載の本発明は、請求項１
乃至７のいずれかに記載の発明において、前記複数軸
が、直交する３軸であり、前記電気光学結晶は、３軸に
対応して３個設けられていることを要旨とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る
電界プローブの構成を示す図である。同図に示す電界プ
ローブは、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交する３軸に対応して配設さ
れた３個の電気光学結晶１ｘ，１ｙ，１ｚをプローブヘ
ッド１０内に有し、図１ではこの電気光学結晶１ｘ，１
ｙ，１ｚのそれぞれに対して光ファイバ１９ｘ，１９
ｙ，１９ｚからレーザ光が照射されるようになってい
る。

【００２２】電気光学結晶１（代表的に説明する場合に
は、１ｘ，１ｙ，１ｚのようにｘ，ｙ，ｚを付けずに１
のみを記載する）は、レーザ光の進行方向に平行または
直交する電界のみに感度を有するものである。すなわ
ち、電気光学結晶１は、図２に示すように、太線で示す
レーザ光の進行方向に平行（図２（ａ））または直交
（図２（ｂ））して発生する点線で示す電界のみに感度
を有するものであるが、図２では光ファイバ１９からレ
ーザ光が入射される電気光学結晶１の入射面と反対側の
端面に誘電体ミラー２がコーティングなどにより設けら
れ、この誘電体ミラー２によって電気光学結晶１に入射
したレーザ光が反射され、入射方向に戻されるようにな
っている。また、電気光学結晶１のレーザ光の入射面に
は図３に示すように反射防止膜４がコーティングなどに
より設けられている。

【００２３】電気光学結晶１の動作原理について簡単に
説明する。電気光学結晶１に対して電界が結合すると、
一次の電気光学効果であるポッケルス効果により電気光
学結晶１の屈折率が変化する。そこで、このように屈折
率の変化した状態の電気光学結晶１に対して光ファイバ
１９からレーザ光を入射すると、レーザ光の偏光が変化
することになる。従って、このように偏光が変化したレ
ーザ光の誘電体ミラー２で反射されてきたものを光ファ
イバ１９ｘ，１９ｙ，１９ｚにそれぞれ接続されている
電界測定装置部２０ｘ，２０ｙ，２０ｚで受光し、レー
ザ光の偏光変化を強度変化に変換し、更に電気信号の強
度変化に変換することにより電界を電気信号として取り
出すことができるのである。

【００２４】なお、電気光学結晶１は、レーザ光の進行
方向に平行な電界のみに感度を有する電気光学結晶が例
えばＣｄＴｅ，ＧａＡｓ，Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀，Ｂｉ₁₂Ｔｉ
Ｏ₂₀，ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃）−５５゜カット、ＺｎＴ
ｅ，ＫＤ＊Ｐ，ＣｕＣｌ，ＺｎＳ、またはＫＴＰ−Ｚカ
ットのいずれかを用いることができ、またレーザ光の進
行方向に直交する電界のみに感度を有する電気光学結晶
がＬＴ（ＬｉＴａＯ₃），ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃），ＫＴ
Ｐ，ＤＡＳＴ，ＡＡＮＰのいずれかを用いることができ
る。

【００２５】更に詳しくは、図１に示すように、電気光
学結晶１ｘ，１ｙ，１ｚは、それぞれ光ファイバ１９
ｘ，１９ｙ，１９ｚを介して電界測定装置部２０ｘ，２
０ｙ，２０ｚに接続されているが、各電界測定装置部２
０ｘ，２０ｙ，２０ｚは、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交する３軸の
各々に対応して設けられていて、電気光学結晶１ｘ，１
ｙ，１ｚが検出したＸ，Ｙ，Ｚ方向の電界のうち、対応
する軸の成分の電界を検出するように各電界測定装置部
２０ｘ，２０ｙ，２０ｚは同じように構成されている。
従って、電界測定装置部２０ｙについて説明する。

【００２６】すなわち、電界測定装置部２０ｙは、光フ
ァイバ１９ｙを介して電気光学結晶１ｙに接続され、Ｙ
軸に対応して配設された電気光学結晶１ｙに照射するレ
ーザ光を発生するレーザ５ｙおよびこのレーザ５ｙから
レーザ光を発生させるべくレーザ５ｙを駆動するレーザ
ドライバ３ｙを有する。レーザドライバ３ｙで駆動され
て、レーザ５ｙから出力されるレーザ光は、偏光検出光
学系７ｙおよび光バイアス制御器９ｙを介して光ファイ
バ１９ｙから、Ｙ軸に対応して配設された電気光学結晶
１ｙの入射面からＹ軸方向に入射する。

【００２７】そして、電気光学結晶１ｙに入射面からＹ
軸方向に入射したレーザ光は、電気光学結晶１ｙの誘電
体ミラー２で反射されるとともに、電気光学結晶１ｙ内
においてＹ軸方向の電界またはＹ軸方向に直交する電界
で偏光変化を受け、この偏光の変化したレーザ光が再度
入射面から光ファイバ１９ｙを通って光バイアス制御器
９ｙに入射するようになっている。なお、光バイアス制
御器９ｙは、レーザ光の偏光を調整して最終的に得られ
る電気信号のＳ／Ｎを制御するものであり、電気光学結
晶１ｙにレーザ光を導入する光ファイバ１９ｙの曲げに
よる偏光の乱れを補正するものである。この光バイアス
制御器９ｙは、例えばλ／２波長板、λ／４波長板、お
よびそれぞれを回転させる回転機構で構成したり、また
液晶デバイスのような電圧によって偏光が変化する電圧
制御型光バイアス制御器がある。

【００２８】光バイアス制御器９ｙにおいて偏光の乱れ
を補正されたレーザ光は、偏光検出光学系７ｙに入射さ
れ、この偏光検出光学系７ｙにおいて偏光変化をレーザ
光の強度変化に変換され、フォトディテクタ１１ｙに入
射される。

【００２９】偏光検出光学系７ｙは、例えば図４に示す
ように、２個の偏光ビームスプリッタ７ａ，７ｄ、ファ
ラディ素子７ｂ、λ／２波長板７ｃから構成される差動
検出光学系であり、偏光ビームスプリッタ７ａ，７ｄで
反射されたレーザ光がフォトディテクタ１１ｙに入射さ
れるようになっている。

【００３０】フォトディテクタ１１ｙは、偏光検出光学
系７ｙから入射されるレーザ光の強度変化を電気信号の
強度変化の検出信号に変換する。この検出信号は、微弱
でＳ／Ｎが悪いので、低雑音アンプ１３ｙで増幅されて
から、フィルタ１５ｙに入力される。フィルタ１５ｙ
は、例えばローパスフィルタ、バイパスフィルタ、バン
ドパスフィルタなどで構成され、低雑音アンプ１３ｙで
増幅された検出信号に含まれている信号帯域外の不要な
雑音成分を除去し、これにより不要な雑音のないＹ軸方
向成分の電界の検出信号を出力する。

【００３１】以上が電界測定装置部２０ｙの構成である
が、他の電界測定装置部２０ｘ，２０ｚの構成も同じで
あるので、その説明は省略するが、電界測定装置部２０
ｙの場合と同様にして、電界測定装置部２０ｘ，２０ｚ
のフィルタ１５ｘ，１５ｚからは、それぞれＸ軸および
Ｚ軸方向成分の電界の検出信号が出力されることにな
る。

【００３２】電界測定装置部２０ｘ，２０ｙ，２０ｚの
フィルタ１５ｘ，１５ｙ，１５ｚから出力されたＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向の電界の検出信号は、それぞれ表示器１７
に入力され、表示器１７においてＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のそ
れぞれの電界検出信号の強度および位相がＸ，Ｙ，Ｚの
３軸成分に分けて表示されることになる。

【００３３】上述したように構成される電界プローブ
は、前述した材料からなる電気光学結晶１ｘ，１ｙ，１
ｚで構成されるプローブヘッド１０が、例えば１０ｍｍ
立方以内に構成することができ、電波暗室内の電界分布
を効率良く測定し得るのみでなく、電磁波が照射されて
いる生体ファントムモデル内部の電界を３軸の直交成分
に分けて高精度に測定することができるものであるとと
もに、従来のように金属製のロッドアンテナを用いる必
要もなく、非金属で構成できて、被測定電界を乱さず、
極めて高精度に測定することができるものである。

【００３４】図５は、本発明の他の実施形態に係る電界
プローブの構成を示す図である。同図に示す電界プロー
ブは、図１に示した実施形態において電気光学結晶１
ｙ，１ｚの各々にミラー６ｂ，６ｃを取り付けて、各電
気光学結晶１ｘ，１ｙ，１ｚに入射する光ファイバ１９
ｘ，１９ｙ，１９ｚからのレーザ光の方向を一方向に統
一するとともに、最初から方向が統一方向と同じになっ
ていてミラーの不要な電気光学結晶１ｘおよびミラー６
ｂ，６ｃの所に光ファイバ１９ｘ，１９ｙ，１９ｚを接
続するための光ファイバ接続部８ａ，８ｂ，８ｃを設
け、これにより光ファイバ１９ｘ，１９ｙ，１９ｚから
のレーザ光を全て図５において右方向から光ファイバ接
続部８ａ，８ｂ，８ｃを介して各電気光学結晶１ｘ，１
ｙ，１ｚに入射するように構成した点が異なるものであ
り、その他の構成および作用は図１と同じである。

【００３５】すなわち、電気光学結晶１に取り付けられ
たミラー６は、詳細には図６に示すように、電気光学結
晶１の、反射防止膜４が設けられた入射面に取り付けら
れ、レーザ光をこのミラー６で反射して電気光学結晶１
に入射するようにしている。なお、このようなミラーが
ない場合には、図１に示すように、光ファイバ１９ｙ，
１９ｚは、電気光学結晶１ｙ，１ｚの各入射面に直角に
なるように光ファイバ１９ｙ，１９ｚの先端部分を直角
に曲げることが必要となるが、図５のようにミラー６
ｂ，６ｃを設けることにより、このような光ファイバの
先端部分の曲げを不要としているものである。

【００３６】図７は、本発明の別の実施形態に係る電界
プローブの構成を示す図である。同図に示す電界プロー
ブは、図５に示した実施形態においてＸ，Ｙ，Ｚの３軸
に対応して設けられていた３個の電界測定装置部２０
ｘ，２０ｙ，２０ｚを１つの電界測定装置部２０のみに
して共通化するとともに、この１つの共通な電界測定装
置部２０からのレーザ光を３個の電気光学結晶１ｘ，１
ｙ，１ｚに選択的に供給するために光スイッチ２１を設
け、この光スイッチ２１を介して１つの電界測定装置部
２０からのレーザ光を選択的に任意の１つの電気光学結
晶１ｘ，１ｙ，１ｚに供給し、また電気光学結晶１ｘ，
１ｙ，１ｚからの反射されてきたレーザ光を光スイッチ
２１を介して電界測定装置部２０に入力するように構成
するとともに、光スイッチ２１の切り替え制御、光バイ
アス制御器９および表示器１７の制御をコンピュータ２
３で行うように構成した点が異なるものであり、その他
の構成および作用は図５の実施形態と同じである。

【００３７】すなわち、コンピュータ２３の制御により
まず電界測定装置部２０からのレーザ光が電気光学結晶
１ｘに入射するように光スイッチ２１を制御し、電界測
定装置部２０のレーザ５からのレーザ光を偏光検出光学
系７、光バイアス制御器９、光スイッチ２１を介して電
気光学結晶１ｘに入射して、Ｘ軸成分に対応する電界で
偏光の変化したレーザ光を電気光学結晶１ｘから光スイ
ッチ２１を介して電界測定装置部２０の光バイアス制御
器９で受け、偏光検出光学系７でレーザ光の偏光変化を
レーザ光の強度変化に変換し、更にフォトディテクタ１
１ｘにおいてレーザ光の強度変化を電気信号の強度変化
の検出信号に変換し、この検出信号を低雑音アンプ１３
で増幅し、フィルタ１５で雑音を除去して表示器１７に
Ｘ軸に対応する検出信号として供給する。

【００３８】上述したように、Ｘ軸に関する測定が完了
すると、次にレーザ光が電気光学結晶１ｙに入射するよ
うにコンピュータ２３で光スイッチ２１を制御し、同様
にＹ軸に対応する検出信号を測定し、このＹ軸に対応す
る検出信号を表示器１７に供給する。次に、同様に、コ
ンピュータ２３の制御により、Ｚ軸に対応する検出信号
を測定して、表示器１７に供給すると、表示器１７で
は、上述したように順次供給されたＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸
に対応する検出信号の強度および位相をＸ，Ｙ，Ｚの３
軸成分に分けて表示する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気光学結晶にレーザ光を照射し、その反射されてきた
レーザ光の偏光変化をレーザ光の強度変化に変換し、こ
のレーザ光の強度変化を変換して得た電気信号の強度変
化を電界検出信号としてその強度および位相を出力する
ので、従来のように金属製のロッドアンテナが不要であ
り、非金属で構成でき、被測定電界を乱すことがないと
ともに、３軸構成としても例えば１０ｍｍ立方以内に小
さく構成することができ、電波暗室などの自由空間内の
電界分布の測定のみでなく、小さい生体ファントムモデ
ル内部の電界も極めて高精度に高空間分解能で測定する
ことができるものである。

【００４０】また、本発明によれば、複数個の電気光学
結晶で複数軸方向の成分の電界を検出し、複数軸に対応
する複数のレーザ光照射手段、偏光検出光学手段、光検
出手段で処理して、検出信号の強度および位相を複数軸
成分に分けて出力するので、被測定電界を乱すことな
く、例えば１０ｍｍ立方以内に小さく構成することがで
き、小さい生体ファントムモデル内部の電界も極めて高
精度に高空間分解能で測定することができるものであ
る。

【００４１】更に、本発明によれば、複数軸に対応して
設けられた複数の電気光学結晶に対して光スイッチ手段
でレーザ光を選択的に切り替えて、１つの共通なレーザ
光照射手段、偏光検出光学手段、光検出手段で処理し、
複数軸方向の成分の電界を検出するので、レーザ光照射
手段、偏光検出光学手段、光検出手段を共通化でき、経
済化および小型化を図ることができることに加えて、被
測定電界を乱すことなく、極めて高精度に高空間分解能
で例えば小さい生体ファントムモデル内部の電界も測定
することができるものである。

【００４２】本発明によれば、各電気光学結晶に対する
レーザ光の導入方向をミラーによって一方向にしている
ので、各電気光学結晶に対するレーザ光の導入を適確に
行うことができ、電気光学結晶からなるプローブヘッド
を一体的に構成でき、信頼性を向上することができる。

【００４３】また、本発明によれば、電気光学結晶のレ
ーザ光導入部に設けた偏光調整手段でレーザ光の偏光を
調整するので、電気光学結晶にレーザ光を導入する光フ
ァイバの曲げによる偏光の乱れを補正できる。

【００４４】更に、本発明によれば、光検出手段からの
検出信号を低雑音増幅手段で増幅してから、更にフィル
タ手段で不要な雑音を除去するので、微弱でＳ／Ｎが悪
い検出信号でも雑音のない信頼性の高い検出信号とし、
電界を高精度に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電界プローブの構成
を示す図である。

【図２】図１に示す電界プローブに使用されている電気
光学結晶をレーザ光および電界の方向とともに示す図で
ある。

【図３】図１に示す電界プローブに使用されている電気
光学結晶を示す図である。

【図４】図１に示す電界プローブに使用されている偏光
検出光学系の構成を示す図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る電界プローブの構
成を示す図である。

【図６】図５に示す電界プローブに使用されている電気
光学結晶およびミラーを示す図である。

【図７】本発明の別の実施形態に係る電界プローブの構
成を示す図である。

【図８】従来の導波路型光変調器を用いた電界センサの
構成を示す図である。

【符号の説明】

１ｘ，１ｙ，１ｚ電気光学結晶２誘電体ミラー３ｘ，３ｙ，３ｚレーザドライバ４反射防止膜５ｘ，５ｙ，５ｚレーザ６ミラー７ｘ，７ｙ，７ｚ偏光検出光学系９ｘ，９ｙ，９ｚ光バイアス制御器１１ｘ，１１ｙ，１１ｚフォトディテクタ１３ｘ，１３ｙ，１３ｚ低雑音アンプ１５ｘ，１５ｙ，１５ｚフィルタ１７表示器１９ｘ，１９ｙ，１９ｚ光ファイバ２０ｘ，２０ｙ，２０ｚ電界測定装置部２１光スイッチ２３コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田順三東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 2G011 AA01 AC31 2G032 AB12 AD01 AD04 AE06 AE07 AE09 AE11 AF07 AG04 AH03 AL02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光の進行方向に平行または直交す
る電界のみに感度を有する電気光学結晶と、該電気光学結晶に対してレーザ光を照射するレーザ光照
射手段と、該レーザ光照射手段から前記電気光学結晶に入射して反
射されてきたレーザ光を受けて、レーザ光の偏光変化を
レーザ光の強度変化に変換する偏光検出光学手段と、該偏光検出光学手段で変換したレーザ光の強度変化を電
気信号の強度変化の検出信号に変換する光検出手段と、該光検出手段で検出された検出信号の強度および位相を
出力する出力手段とを有することを特徴とする電界プロ
ーブ。
【請求項２】前記電気光学結晶は、複数軸方向の成分
の電界を検出すべく複数軸に対応して複数個配設され、前記レーザ光照射手段、偏光検出光学手段、光検出手段
は、それぞれ前記複数軸に対応して複数個ずつ設けら
れ、前記出力手段は、前記光検出手段からの検出信号の強度
および位相を複数軸成分に分けて出力するように構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の電界プロー
ブ。
【請求項３】前記電気光学結晶は、複数軸方向の成分
の電界を検出すべく複数軸に対応して複数個配設され、前記レーザ光照射手段からのレーザ光が前記複数個の電
気光学結晶のうちの選択した任意の１個を照射し得るよ
うにレーザ光を切り替える光スイッチ手段を有すること
を特徴とする請求項１記載の電界プローブ。
【請求項４】前記複数軸に対応して配設された各電気
光学結晶に対するレーザ光の導入方向を一方向にするよ
うに設けられたミラーを有することを特徴とする請求項
２または３記載の電界プローブ。
【請求項５】前記電気光学結晶のレーザ光導入部にレ
ーザ光の偏光を調整する偏光調整手段を有することを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電界プロー
ブ。
【請求項６】前記光検出手段からの検出信号を増幅す
る低雑音増幅手段および該低雑音増幅手段からの出力信
号の帯域を制限して不要な雑音を除去するフィルタ手段
を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
かに記載の電界プローブ。
【請求項７】前記電気光学結晶のうちレーザ光の進行
方向に平行な電界のみに感度を有する電気光学結晶は、
ＣｄＴｅ，ＧａＡｓ，Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀，Ｂｉ ₁₂Ｔｉ
Ｏ₂₀，ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃）−５５゜カット、ＺｎＴ
ｅ，ＫＤ＊Ｐ，ＣｕＣｌ，ＺｎＳ、またはＫＴＰ−Ｚカ
ットからなるグループから選択されたいずれかで構成さ
れ、前記電気光学結晶のうちレーザ光の進行方向に直交
する電界のみに感度を有する電気光学結晶は、ＬＴ（Ｌ
ｉＴａＯ₃），ＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃），ＫＴＰ，ＤＡＳ
Ｔ，ＡＡＮＰからなるグループから選択されたいずれか
で構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
かに記載の電界プローブ。
【請求項８】前記複数軸は、直交する３軸であり、前
記電気光学結晶は、３軸に対応して３個設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電
界プローブ。