JP2002148294A - 電界センシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 要求される広周波数帯域での使用条件下にあ
っても低ノイズレベルを保持して高感度な電界検出が可
能な電界センシング装置を提供すること。 【解決手段】 この装置では、異なる周波数成分の４ｃ
ｈ電波を受信して電界強度に応じた信号電圧が誘起され
る受信用アンテナ１１と、信号電圧の周波数帯域を分波
して周波数成分の異なるもの同士を含むように分割出力
（ｆ１，ｆ２の２ｃｈ，ｆ３，ｆ４の２ｃｈ）する分波
器１２と、光信号をレーザ発振で生成する光源部１８
ａ，１８ｂと、レーザ発振に伴って発生する緩和振動ノ
イズを低減制御する緩和振動制御部４８ａ，４８ｂと、
光信号強度を受信用アンテナ１１及び分波器１２を通し
て印加される分波分割された信号電圧（上記２ｃｈの二
つ）に応じて変調して反射式で出射する光変調部１４
ａ，１４ｂと、強度変調された光信号を電気信号に変換
する受光器１９ａ，１９ｂとを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として装置内で
生成した光信号が装置外から印加される電界強度に依存
して変化することを利用して電界強度を検出或いは測定
する電界センシング装置であって、詳しくは放送用，通
信用の電波を受信して中継する用途で好適であると共
に、要求される予め定められた広周波数帯域での使用条
件下にあっても低ノイズレベルを保持して高感度な電界
検出が可能な電界センシング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電界強度に依存して光信号の強度
を変調する機能を有する光変調器にあって、電気光学効
果を利用する干渉型光導波路を用いた光変調器による電
界センサは、アンテナ以外に金属部を持たないために被
測定電界を乱さないこと、光ファイバで検出信号を伝送
するために途中で誘導や電気的雑音の影響を受けないこ
と、結晶の電気光学効果を利用するために高速応答が可
能であり、且つその検出信号をそのまま少ない損失で伝
播（伝送）できること、センサ部に電源を必要としない
こと等、様々な優れた特質を有している。

【０００３】このような諸々特質を有するため、最近で
は電界センサを用いた電界センシング装置を放送用，通
信用の電波の中継器における電波受信装置として用いる
ことが検討されている。

【０００４】図７は、従来の電界センシング装置の基本
構成を示したブロック図である。この電界センシング装
置は、一方側に一つの入出力用ポート，他方側に入力用
ポート，出力用ポートを備えた光サーキュレータ３４の
一方側における入出力用ポートと受信用アンテナ３１に
同軸ケーブルで接続された光変調部３２との間を偏波保
持ファイバ３３ａにより結合し、光サーキュレータ３４
の他方側における入力用ポートを偏波保持ファイバ３３
ｂにより光源部３６と結合し、且つ出力用ポートをシン
グルモードファイバ３５により受光器３７と結合して成
る。

【０００５】この電界センシング装置の場合、光源部３
６で生成した入射用の直線偏光の光信号を偏波保持ファ
イバ３３ｂ，光サーキュレータ３４，及び偏波保持ファ
イバ３３ａを介して光変調部３２に導き、光変調部３２
で受信用アンテナ３１に誘起された信号電圧に応じて光
信号の強度を変調した後、偏波保持ファイバ３３ａ，光
サーキュレータ３４，及びシングルモードファイバ３５
を介して強度変調された光信号を受光器３７に導き、受
光器３７で光信号を電気信号に変換するように動作す
る。

【０００６】図８は、この電界センシング装置に備えら
れる光変調部３２の細部構成を示した斜視図である。こ
の光変調部３２は、一端側に偏波保持ファイバ４１が結
合され、且つ他端側に反射ミラー４６が付設されたＬｉ
ＮｂＯ₃ 基板４２上において、一端側の偏波保持ファイ
バ４１に結合される入出射光導波路４３から分岐された
分岐光導波路４４ａ，４４ｂが他端側へ平行に延びて反
射ミラー４６に結合されるように設けられると共に、分
岐光導波路４４ａ，４４ｂ上を含むその周囲の３箇所に
は所定のパターンで金属電極４５が配設されて成ってい
る。尚、ここでの３箇所に設けられた金属電極４５は、
分岐光導波路４４ａ，４４ｂの延在方向に延びた局部及
びそれとは垂直な方向に延びた局部を組み合わせた帯状
パターンの形状となっている。

【０００７】この光変調部３２の場合、偏波保持ファイ
バ４１からＬｉＮｂＯ₃ 基板４２上の入出射光導波路４
３に入射した光信号は、分岐光導波路４４ａ，４４ｂで
分岐されて伝播する。このとき、金属電極４５には受信
用アンテナ３１から導かれた電圧が印加されており、こ
れにより生じた分岐光導波路４４ａ，４４ｂの屈折率の
変化によって伝播された光信号は位相が変化する。この
後、伝播された光信号は反射ミラー４６で反射されてか
ら分岐光導波路４４ａ，４４ｂを逆行し、入出射光導波
路４３で合波される。従って、この光変調部３２の場
合、光路長が電界によって変化するマッハツェンダ干渉
計として動作する。

【０００８】図９は、この光変調部３２を一般的な電波
受信装置に適用する場合の共振回路を例示したものであ
る。この共振回路は、上述した光変調部３２の等価回路
となる直列接続されたインダクタンスＬｍ，キャパシタ
ンスＣｍ，及び抵抗Ｒｍを含む他、感度を高めるために
光変調部３２の等価回路に接続されたインダクタンス
Ｌ，キャパシタンスＣを含んで成る。これらのインダク
タンスＬ及びキャパシタンスＣは、共振回路のＱ値（ク
オリティ・ファクタ／回路選択度であり、系に蓄えられ
たエネルギー／熱消費されるエネルギーで定められる）
と同軸ケーブルの特性インピーダンスとに応じてその値
が決められる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した電界センシン
グ装置の場合、例えば将来的な総合デジタル放送技術分
野におけるデジタル変調方式として研究開発されている
直交周波数分割多重変調（ＯＦＤＭ／Ｏｒｔｈｏｇｏｎ
ａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｉｎｇ）デジタル放送波（以下、ＯＦＤＭデ
ジタル放送波とする）等の放送用の電波を受信しようと
すると、ノイズレベルが高くなって高感度が得られない
ため、そうしたＯＦＤＭデジタル放送波等を受信対象と
する用途での中継器用の受信装置ではセンシング機能が
得られず、適用できないという問題がある。

【００１０】図１０は、従来の電界センシング装置によ
りＯＦＤＭデジタル放送波を受信した場合の周波数ｆに
対するノイズ強度（ｄＢ）の関係をスペクトラムアナラ
イザにより測定した結果を示したものである。

【００１１】ここでは、１〜４チャンネル（ｃｈ１〜ｃ
ｈ４）の信号波とノイズレベルとが示されているが、こ
の測定結果からは２番目の２チャンネル（ｃｈ２）の信
号レベルとノイズレベルとの差が５０ｄＢ未満となって
いるため、ＯＦＤＭデジタル放送波の中継器用の受信装
置には適用できない様子が判る。

【００１２】ところで、従来の電界センシング装置の場
合、光変調部にＬｉＮｂＯ₃ 基板を用いている基本構造
であるため、基本的には要求される広周波数帯域で動作
させることが可能であるが、一般的な電波受信装置のよ
うな使用状況で適用しようとすると、十分な光信号の変
調度を確保できないため、共振回路を構成するときにイ
ンダクタンスＬ及びキャパシタンスＣを付加して特定の
周波数の感度をアップさせていることからも明らかであ
るように、装置自体の広周波数帯域化が困難であるとい
う問題もある。

【００１３】即ち、従来の電界センシング装置の場合、
実際上では中心周波数±３０ＭＨｚで３ｄＢ程度の感度
低下があり、受信用アンテナが１基であれば受信感度が
高い特定の条件下である場合を除いて複数のキャリアに
対応できるような広周波数帯域化は不可能となってい
る。

【００１４】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、要求される広周波
数帯域での使用条件下にあっても低ノイズレベルを保持
して高感度な電界検出が可能な電界センシング装置を提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、装置外
から印加される電界強度に依存して装置内で生成入射し
た光信号の強度を変化させて出射する電界センシング装
置であって、電波を受信して電界強度に応じた信号電圧
が誘起される受信用アンテナと、光信号をレーザ発振に
より無変調な直線偏光として生成する光源部と、光源部
からの無変調な直線偏光による光信号の強度を受信用ア
ンテナを通して印加される信号電圧に応じて変調して出
射する光変調部と、光変調部からの強度変調された光信
号を電気信号に変換する受光器とを備えた電界センシン
グ装置において、光源部は、レーザ発振に伴って発生す
る緩和振動ノイズを抑制低減するように制御する緩和振
動制御部を備えた電界センシング装置が得られる。

【００１６】又、本発明によれば、上記電界センシング
装置において、緩和振動制御部は、レーザ発振を行わせ
るために光源部に備えられた半導体レーザ励起型固体レ
ーザ発振器から得られるレーザ光の強度を監視して該レ
ーザ光の強度が一定となるように該半導体レーザ励起型
固体レーザ発振器の駆動電流を制御する電界センシング
装置が得られる。

【００１７】更に、本発明によれば、上記電界センシン
グ装置において、緩和振動制御部は、レーザ光の強度の
監視を該レーザ光の分岐されたものを用いて行う電界セ
ンシング装置が得られる。

【００１８】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の電界センシング装置において、光源部は、光信号を波
長が僅かに異なって偏波面が直交する二直線偏光として
生成する電界センシング装置が得られる。

【００１９】一方、本発明によれば、上記何れか一つの
電界センシング装置において、受信用アンテナは、電波
として異なる周波数成分に対応した所定数のチャンネル
から成るものを受信して電界強度に応じた信号電圧が誘
起されるタイプのものであり、更に、信号電圧の周波数
帯域を分波することで所定数のチャンネルを周波数成分
の異なるもの同士を含むように分割して出力する分波器
を備え、光源部は、光信号を無変調な直線偏光としてそ
れぞれ生成する複数個から成り、光変調部は、複数個の
光源部からの無変調な直線偏光による光信号の強度をそ
れぞれ受信用アンテナ及び分波器を通して印加される所
定数のチャンネルが周波数成分の異なるもの同士を含む
ように分割された信号電圧に応じてそれぞれ変調して出
射する複数個から成り、受光器は、複数個の光変調部か
らの強度変調された光信号をそれぞれ電気信号に変換す
る複数個から成る電界センシング装置が得られる。

【００２０】他方、本発明によれば、上記電界センシン
グ装置において、受信用アンテナは、電波として異なる
周波数成分に対応した所定数のチャンネルから成るもの
を受信して電界強度に応じた信号電圧が誘起されるタイ
プのものであり、更に、信号電圧の周波数帯域を分波す
ることで所定数のチャンネルを周波数成分の異なるもの
同士を含むように分割して出力する分波器と、光源部か
らの二直線偏光による光信号を偏光分離する偏光分離器
とを備え、光変調部は、偏光分離器からの偏光分離され
た光信号の強度をそれぞれ受信用アンテナ及び分波器を
通して印加される所定数のチャンネルが周波数成分の異
なるもの同士を含むように分割された信号電圧に応じて
それぞれ変調して出射する複数個から成り、受光器は、
複数個の光変調部からの強度変調された光信号をそれぞ
れ電気信号に変換する複数個から成る電界センシング装
置が得られる。

【００２１】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の電界センシング装置において、複数個の光変調部は、
複数個の光源部からの無変調な直線偏光による光信号又
は偏光分離器からの偏光分離された光信号をそれぞれ入
力して反射出射する反射型であり、更に、複数個の光源
部からの無変調な直線偏光による光信号又は偏光分離器
からの偏光分離された光信号をそれぞれ入力して複数個
の光変調部へそれぞれ出力すると共に、該複数個の光変
調部からの反射出射された光信号をそれぞれ入力して複
数個の受光器へそれぞれ出力する複数個の光サーキュレ
ータを備えた電界センシング装置が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の電
界センシング装置について、図面を参照して詳細に説明
する。

【００２３】最初に、本発明の電界センシング装置の研
究開発に至る過程までの技術的背景を説明する。本発明
の電界センシング装置は、図７に示した従来の電界セン
シング装置でＯＦＤＭデジタル放送波を受信対象として
適用しようとした場合、図１０に示したようなスペクト
ラムアナライザによる測定結果を参照してノイズレベル
の依存性を解析したところ、第１にノイズレベルが光源
部３６の光信号出力の変動に依存すること、第２にノイ
ズレベルが電波における複数のキャリアのうちの最大の
キャリアに依存することを見い出した点に留意してい
る。

【００２４】そこで、第１の留意点として、光源部３６
の光信号出力の変動を解析したところ、ノイズレベルを
上昇させる光信号出力の変動は、レーザ発振を担う電子
の反転分布における分布数と、レーザ発振器内の光強度
の非均衡化（アンバランス）とによって生じるレーザ発
振強度の振動である緩和振動ノイズが原因であり、この
緩和振動ノイズは２ＭＨｚ付近にピークを持つスペクト
ルであることを見い出した。これにより、レーザ発振器
の励起入力に負帰還（フィードバック）をかけたとこ
ろ、緩和振動ノイズが抑制されて低減されることが判っ
た。

【００２５】次に、第２の留意点として、電波における
最大のキャリアのレベルに応じてノイズレベルが変化す
る要因は、以下のように考察することができる。

【００２６】即ち、レーザ発振器のレーザ発振で得られ
るレーザ光の電界の大きさは、コヒーレント時間（干渉
可能な波が維持される時間）の中では一般的な電波を表
わす場合と同様に、ｅ₀ を電界の大きさ，Ａを振幅，ｆ
₀ を周波数，ｔを時間としたとき、ｅ₀ ＝Ａｃｏｓ（２
πｆ₀ ｔ）なる関係（関係式１）が成立する。

【００２７】この関係式１における振幅Ａが周波数ｆ_m1
の緩和振動によって変調度ｍ１で変調される場合、緩和
振動を含むレーザ光の電界の大きさｅ₁ は、ｅ₁ ＝Ａ
｛１＋ｍ１ｃｏｓ（２πｆ_m1ｔ）｝ｃｏｓ（２πｆ
₀ ｔ）なる関係（関係式２）で表わすことができる。

【００２８】又、このようなレーザ光が光変調部３２に
おいて、周波数ｆ_m2のキャリアにより変調度ｍ２で振幅
変調されたときの電界の大きさｅ₂ は、ｅ₂ ＝Ａ｛１＋
ｍ１ｃｏｓ（２πｆ_m1ｔ）｝・｛１＋ｍ２ｃｏｓ（２π
ｆ_m2ｔ）｝ｃｏｓ（２πｆ₀ｔ）なる関係（関係式３）
で表わすことができる。

【００２９】図１は、この関係式３にあっての変調波を
周波数に対する振幅の関係で示される周波数ドメインで
表わしたものである。但し、ここではレーザ光の周波数
ｆ₀は１０¹⁴Ｈｚ程度と大きく、緩和振動の２ＭＨｚ程
度の周波数ｆ_m1、或いは数１００ＭＨｚのキャリアの周
波数ｆ_m2とはかけ離れているために省略してある。

【００３０】図１からは、周波数ｆ_m2±ｆ_m1の相互変調
歪みは、キャリアのチャンネル幅と緩和振動のスペクト
ラム幅とによる広がりを持ち、特に複数のキャリアが存
在する場合に電界センシング装置の検出感度を大きく低
下させるものであることが判る。

【００３１】以上の点から、本発明の電界センシング装
置では、装置外から印加される電界強度に依存して装置
内で生成入射した光信号の強度を変化させて出射する電
界センシング装置において、光源部３６におけるレーザ
発振に伴って発生する緩和振動ノイズを抑制低減するよ
うに制御する緩和振動制御部を備え、この緩和振動制御
部の制御機能により緩和振動ノイズのレベルを変調度で
表わして０．６％以下とする。

【００３２】図２は、本発明の一実施例に係る電界セン
シング装置の基本構成を示したブロック図である。

【００３３】この電界センシング装置の場合も、一方側
に一つの入出力用ポート，他方側に入力用ポート，出力
用ポートを備えた光サーキュレータ３４の一方側におけ
る入出力用ポートと受信用アンテナ３１に同軸ケーブル
で接続された光変調部３２との間を偏波保持ファイバ３
３ａにより結合し、光サーキュレータ３４の他方側にお
ける入力用ポートを偏波保持ファイバ３３ｂにより光源
部３６と結合し、且つ出力用ポートをシングルモードフ
ァイバ３５により受光器３７と結合して成る点は図７に
示した従来装置と比べて基本構成は同じであるが、ここ
での光源部３６は、レーザ発振を行うために配備された
半導体レーザ励起型固体レーザ発振器により無変調な直
線偏光による光信号を生成するものであり、レーザ光の
強度を監視してレーザ光の強度が一定となるように半導
体レーザ励起型固体レーザ発振器の駆動電流を制御する
ことでレーザ発振に伴って発生する緩和振動ノイズを抑
制低減するように制御する緩和振動制御部３８を備えた
点が相違している。

【００３４】即ち、この電界センシング装置の場合も、
基本構成として電波を受信して電界強度に応じた信号電
圧が誘起される受信用アンテナ３１と、光信号をレーザ
発振により無変調な直線偏光として生成する光源部３６
と、光源部３６からの無変調な直線偏光による光信号の
強度を受信用アンテナ１１を通して印加される信号電圧
に応じて変調して出射する光変調部３２と、光変調部３
２からの強度変調された光信号を電気信号に変換する受
光器３７とを備えているため、装置外から印加される電
界強度に依存して装置内で生成入射した光信号の強度を
変化させて出射する際、光源部３６で生成した入射用の
直線偏光の光信号を偏波保持ファイバ３３ｂ，光サーキ
ュレータ３４，及び偏波保持ファイバ３３ａを介して光
変調部３２に導き、光変調部３２で受信用アンテナ３１
に誘起された信号電圧に応じて光信号の強度を変調した
後、偏波保持ファイバ３３ａ，光サーキュレータ３４，
及びシングルモードファイバ３５を介して強度変調され
た光信号を受光器３７に導き、受光器３７で光信号を電
気信号に変換するように動作するが、ここでは光源部３
６に緩和振動制御部３８が付設されており、緩和振動制
御部３８が光源部３６におけるレーザ光の分岐されたも
のを用いてレーザ光の強度の監視し、レーザ光の強度が
一定となるように半導体レーザ励起型固体レーザ発振器
の駆動電流を制御することでレーザ発振に伴って発生す
る緩和振動ノイズを抑制低減するように制御するため、
緩和振動ノイズのレベルを変調度で表わして０．６％以
下に低減することができ、広周波数帯域での使用条件下
にあっても低ノイズレベルを保持して高感度な電界検出
が可能となる。

【００３５】具体的に言えば、光源部３６は、半導体レ
ーザ励起型固体レーザ発振器として半導体レーザ励起Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザ発振器を用いており、緩和振動制御部
３８は半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器のレ
ーザ媒質におけるレーザ始準位の分布数を一定に保つよ
うに、レーザ光の強度を光ピックアップで取り出して電
気信号に変換することで監視し、半導体レーザ励起Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザ発振器の駆動電流を負帰還（フィード
バック）制御することで緩和振動ノイズを抑制低減させ
る。このとき、緩和振動のスペクトルは２ＭＨｚ程度に
ピークを持つため、この周波数に着目して負帰還制御を
行う必要がある。

【００３６】図３は、一実施例の電界センシング装置で
ＯＦＤＭデジタル放送波を受信した場合の特性を示した
もので、同図（ａ）は周波数ｆに対するノイズ強度（ｄ
Ｂ）の関係をスペクトラムアナライザにより測定した結
果に関するもの，同図（ｂ）は光源部３６のレーザ光の
緩和振動による発振強度の変動を振幅の変調度として表
現したときのノイズレベル（ｄＢ）に対する変調度
（％）の算出結果に関するものである。

【００３７】図３（ａ）からは図１０で説明した場合と
比べて１〜４チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ４）の信号波の
両側に示されるノイズレベルが抑制低減されており、図
３（ｂ）からはレーザ光の変調度が０．６％のときにノ
イズレベルがキャリアレベルよりも５０ｄＢ低くなって
特性改善されていることが判る。

【００３８】即ち、図７に示したような従来の電界セン
シング装置であれば、複数のキャリア（電波が異なる周
波数成分に対応した所定数のチャンネルを有する場合を
示す）を受信すると、光源部３６の光信号出力の変動に
伴うノイズ以外に最大レベルのキャリアによってノイズ
レベルが引き上げられ、低レベルのキャリアとの間でＣ
／Ｎ（キャリア／ノイズ）の確保が困難であったが、実
施例の電界センシング装置では、光源部３６の光信号出
力の変動に伴うノイズが緩和振動制御部３８によって抑
制され、ノイズの相互変調による歪みを低減して十分な
Ｃ／Ｎを確保することができるため、広周波数帯域での
使用条件下にあっても低ノイズレベルを保持して高感度
な電界検出が可能となる。

【００３９】図４は、本発明の他の実施例に係る電界セ
ンシング装置の基本構成を示したブロック図である。

【００４０】この電界センシング装置の場合、装置外か
ら印加される電界強度に依存して装置内で生成入射した
光信号の強度を変化させて出射する基本機能を有する点
は一実施例の装置及び従来装置の場合と同様であるが、
ここでは要求される感度に応じて共振回路のＱ値が設定
されることにより定められる周波数帯域幅を拡大し、要
求される広周波数帯域での使用条件下にあっても低ノイ
ズレベルを保持して高感度な電界検出が可能となるよう
に、電波として異なる周波数成分に対応した所定数のチ
ャンネルから成るものを受信して電界強度に応じた信号
電圧が誘起されるタイプの受信用アンテナ１１を用い、
且つ分波器１２を用いて信号電圧の周波数帯域を分波す
ることで所定数のチャンネルを周波数成分の異なるもの
同士を含むように分割して出力する構成とした上、それ
ぞれ２個の緩和振動制御部４８ａ，４８ｂ、光源部１８
ａ，１８ｂ、光変調部１４ａ，１４ｂ、受光器１９ａ，
１９ｂ、光サーキュレータ１６ａ，１６ｂを用いてこれ
らの各部を増設した構成としている。

【００４１】即ち、この電界センシング装置では、具体
的に言えば、電波として異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ
３，ｆ４成分に対応した４チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ
４）から成るものを受信して電界強度に応じた信号電圧
が誘起されるタイプの受信用アンテナ１１と、信号電圧
の周波数帯域を分波することで４チャンネル（ｃｈ１〜
ｃｈ４）を周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成分の異なる
もの同士を含むように分割［ここでは周波数ｆ１，ｆ２
の２チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２）のものと周波数ｆ
３，ｆ４の２チャンネル（ｃｈ３，ｃｈ４）のものとに
分割することを示す］して出力する分波器１２と、光信
号をレーザ発振により無変調な直線偏光として生成する
２個の光源部１８ａ，１８ｂと、レーザ発振に伴って発
生する緩和振動ノイズを抑制低減するように制御する緩
和振動制御部４８ａ，４８ｂと、２個の光源部１８ａ，
１８ｂからの無変調な直線偏光による光信号の強度をそ
れぞれ受信用アンテナ１１及び分波器１２を通して印加
される４チャンネル（ｃｈ〜ｃｈ４）が周波数成分の異
なるもの同士を含むように分割された信号電圧［ここで
は周波数ｆ１，ｆ２の２チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２）
分のもの，周波数ｆ３，ｆ４の２チャンネル（ｃｈ３，
ｃｈ４）分のものを示す］に応じてそれぞれ変調して出
射する２個の光変調部１４ａ，１４ｂと、２個の光変調
部１４ａ，１４ｂからの強度変調された光信号をそれぞ
れ電気信号に変換する２個の受光器１９ａ，１９ｂと、
２個の光源部１８ａ，１８ｂからの無変調な直線偏光に
よる光信号をそれぞれ入力して２個の光変調部１４ａ，
１４ｂへそれぞれ出力すると共に、２個の光変調部１４
ａ，１４ｂからの反射出射された光信号をそれぞれ入力
して２個の受光器１９ａ，１９ｂへそれぞれ出力する２
個の光サーキュレータ１６ａ，１６ｂとを備えて構成さ
れている。

【００４２】又、この電界センシング装置では、光サー
キュレータ１６ａの一方側における入出力用ポートと光
変調部１４ａとの間を偏波保持ファイバ１５ａにより結
合し、光サーキュレータ１６ａの他方側における入力用
ポートと光源部１８ａとの間を偏波保持ファイバ１５ｃ
により結合し、且つ出力用ポートと受光器１９ａとの間
をシングルモードファイバ１７ａにより結合し、同様に
光サーキュレータ１６ｂの一方側における入出力用ポー
トと光変調部１４ｂとの間を偏波保持ファイバ１５ｂに
より結合し、光サーキュレータ１６ｂの他方側における
入力用ポートと光源部１８ｂとの間を偏波保持ファイバ
１５ｄにより結合し、且つ出力用ポートと受光器１９ｂ
との間をシングルモードファイバ１７ｂにより結合し、
受信用アンテナ１１に接続された分波器１２と光変調部
１４ａとの間を同軸ケーブル１３ａにより接続し、同様
に分波器１２と光変調部１４ｂとの間を同軸ケーブル１
３ｂにより接続している。

【００４３】このうち、分波器１２は、各光変調部１４
ａ，１４ｂを含む共振回路のＱ値を主要因として生じる
感度の周波数特性に対応して予め定められた分波出力周
波数を有し、上述したように受信用アンテナ１１で受信
されて信号電圧として誘起される電波の４つのキャリア
（異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成分を示す）の
周波数帯域を分波して周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成
分の異なるもの同士を含むように分割［上述した周波数
ｆ１，ｆ２の２チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２）のもの，
周波数ｆ３，ｆ４の２チャンネル（ｃｈ３，ｃｈ４）の
ものを示す］して出力する分波フィルタとなっている。
又、光変調部１４ａ，１４ｂは、各光源部１８ａ，１８
ｂからの無変調な直線偏光による光信号をそれぞれ入力
して反射出射する反射型であり、図８に示したＬｉＮｂ
Ｏ₃ 基板４２を用いた構成とした上で図８に示した構成
の共振回路となるように作製している。但し、図８に示
される金属電極４５の３分割された金属膜による構成に
おいて、左端と右端との金属膜部に分波器１２で分波さ
れた信号電圧を印加し、中央の金属膜部には分岐光導波
路４４ａ，４４ｂに対して高電圧を印加すると共に、各
分岐光導波路４４ａ，４４ｂに対して逆方向の電界を印
加するようにして光信号の変調度を高め得る構造とし、
図９に示される共振回路において、Ｑ値を周波数ｆ１，
ｆ２の２チャンネルの帯域と周波数ｆ３，ｆ４の２チャ
ンネルの帯域とに対してそれぞれ必要な感度が得られる
ように、インダクタンスＬ，キャパシタンスＣの値を設
定しているものとする。更に、ここでの光源部１８ａ，
１８ｂには、１個の半導体励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振
器を用いているものとする。加えて、ここでの緩和振動
制御部４８ａ，４８ｂも、それぞれ光源部１８ａ，１８
ｂにおけるレーザ光の強度の監視をレーザ光の分岐され
たものを用いて行い、レーザ光の強度の監視によりレー
ザ光の強度が一定となるように１個の半導体励起Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ発振器の駆動電流を制御することでレーザ
発振に伴って発生する緩和振動ノイズを抑制低減するよ
うに制御するようになっている。

【００４４】この電界センシング装置の場合、周波数ｆ
１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成分の４チャンネルから成る放送
波を受信用アンテナ１１で受信したとき、分波器１２で
は受信用アンテナ１１に誘起された信号電圧の周波数帯
域を分波して周波数ｆ１，ｆ２の２チャンネル（ｃｈ
１，ｃｈ２）のものと、周波数ｆ３，ｆ４の２チャンネ
ル（ｃｈ３，ｃｈ４）のものとに分割出力してそれぞれ
同軸ケーブル１３ａ，１３ｂを介して光変調部１４ａ，
１４ｂへ導く。

【００４５】一方、緩和振動制御部４８ａによりレーザ
発振に伴って発生する緩和振動ノイズを抑制低減するよ
うに制御されて光源部１８ａで生成した入射用の無変調
な直線偏光による光信号を偏波保持ファイバ１５ｃ，光
サーキュレータ１６ａ，及び偏波保持ファイバ１５ａを
介して光変調部１４ａに導き、光変調部１４ａで受信用
アンテナ１１に誘起されて分波器１２で分波分割された
周波数ｆ１，ｆ２の２チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２）の
信号電圧に応じて光信号の強度を変調した後、偏波保持
ファイバ１５ａ，光サーキュレータ１６ａ，及びシング
ルモードファイバ１７ａを介して強度変調された光信号
を受光器１９ａに導き、受光器１９ａで光信号を電気信
号に変換する。同様に、緩和振動制御部４８ｂによりレ
ーザ発振に伴って発生する緩和振動ノイズを抑制低減す
るように制御されて光源部１８ｂで生成した入射用の無
変調な直線偏光による光信号を偏波保持ファイバ１５
ｄ，光サーキュレータ１６ｂ，及び偏波保持ファイバ１
５ｂを介して光変調部１４ｂに導き、光変調部１４ｂで
受信用アンテナ１１に誘起されて分波器１２で分波分割
された周波数ｆ３，ｆ４の２チャンネル（ｃｈ３，ｃｈ
４）の信号電圧に応じて光信号の強度を変調した後、偏
波保持ファイバ１５ｂ，光サーキュレータ１６ｂ，及び
シングルモードファイバ１７ｂを介して強度変調された
光信号を受光器１９ｂに導き、受光器１９ｂで光信号を
電気信号に変換する。

【００４６】従って、この電界センシング装置の場合、
一実施例の装置の場合よりも広周波数帯域での使用が一
層有効となり、低ノイズレベルを保持して高感度な電界
検出が可能となり、特に従来の装置では適用できなかっ
たＯＦＤＭ放送波の中継装置の受信装置に適用すること
が可能となる。尚、この電界センシング装置において、
広周波数帯域での適用のみを考えれば緩和振動制御部４
８ａ，４８ｂを取り除いた構成とすることができる。但
し、この場合には緩和振動制御部４８ａ，４８ｂを用い
た場合よりもノイズレベルが高くなることが予想され
る。

【００４７】図５は、本発明の別の実施例に係る電界セ
ンシング装置の基本構成を示したブロック図である。

【００４８】この電界センシング装置の場合、先の他の
実施例の装置と比べ、受信用アンテナ１１，分波器１
２，光変調部１４ａ，１４ｂの構成及び機能は同じであ
るが、ここでは緩和振動制御部５８が付設された光源部
１８を光信号を波長が僅かに異なって偏波面が直交する
二直線偏光として生成する１個のものとすると共に、偏
光分離器２１を用いて光源部１８からの二直線偏光によ
る光信号を偏光分離し、更に、２個の光サーキュレータ
１６ａ，１６ｂで偏光分離器２１からの偏光分離された
光信号をそれぞれ入力して２個の光変調部１４ａ，１４
ｂへ出力すると共に、各光変調部１４ａ，１４ｂからの
反射出射された光信号をそれぞれ入力して２個の受光器
２０ａ，２０ｂへ出力するように構成した点が相違して
いる。

【００４９】即ち、この電界センシング装置では、電波
として異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成分に対応
した４チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ４）から成るものを受
信して電界強度に応じた信号電圧が誘起されるタイプの
受信用アンテナ１１と、信号電圧の周波数帯域を分波す
ることで４チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ４）を周波数ｆ
１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成分の異なるもの同士を含むよう
に分割［ここでも周波数ｆ１，ｆ２の２チャンネル（ｃ
ｈ１，ｃｈ２）のものと周波数ｆ３，ｆ４の２チャンネ
ル（ｃｈ３，ｃｈ４）のものとに分割することを示す］
して出力する分波器１２と、光信号をレーザ発振により
波長が僅かに異なって偏波面が直交する二直線偏光とし
て生成する光源部１８と、レーザ発振に伴って発生する
緩和振動ノイズを抑制低減するように制御する緩和振動
制御部５８と、光源部１８からの二直線偏光による光信
号を偏光分離する偏光分離器２１と、偏光分離器２１か
らの偏光分離された光信号の強度をそれぞれ受信用アン
テナ１１及び分波器１２を通して印加される４チャンネ
ル（ｃｈ〜ｃｈ４）が周波数成分の異なるもの同士を含
むように分割された信号電圧［ここでも周波数ｆ１，ｆ
２の２チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２）分のもの，周波数
ｆ３，ｆ４の２チャンネル（ｃｈ３，ｃｈ４）分のもの
を示す］に応じてそれぞれ変調して出射する２個の光変
調部１４ａ，１４ｂと、２個の光変調部１４ａ，１４ｂ
からの強度変調された光信号をそれぞれ電気信号に変換
する２個の受光器２０ａ，２０ｂと、偏光分離器２１か
らの偏光分離された光信号をそれぞれ入力して２個の光
変調部１４ａ，１４ｂへそれぞれ出力すると共に、２個
の光変調部１４ａ，１４ｂからの反射出射された光信号
をそれぞれ入力して２個の受光器２０ａ，２０ｂへそれ
ぞれ出力する２個の光サーキュレータ１６ａ，１６ｂと
を備えて構成されている。

【００５０】又、この電界センシング装置では、光サー
キュレータ１６ａの一方側における入出力用ポートと光
変調部１４ａとの間を偏波保持ファイバ１５ａにより結
合し、光サーキュレータ１６ａの他方側における入力用
ポートと偏光分離器２１との間を偏波保持ファイバ１５
ｃにより結合し、且つ出力用ポートと受光器２０ａとの
間をシングルモードファイバ１７ａにより結合し、同様
に光サーキュレータ１６ｂの一方側における入出力用ポ
ートと光変調部１４ｂとの間を偏波保持ファイバ１５ｂ
により結合し、光サーキュレータ１６ｂの他方側におけ
る入力用ポートと偏光分離器２１との間を偏波保持ファ
イバ１５ｄにより結合し、且つ出力用ポートと受光器２
０ｂとの間をシングルモードファイバ１７ｂにより結合
し、受信用アンテナ１１に接続された分波器１２と光変
調部１４ａとの間を同軸ケーブル１３ａにより接続し、
同様に分波器１２と光変調部１４ｂとの間を同軸ケーブ
ル１３ｂにより接続し、光源部１８と偏光分離器２１と
の間をシングルモードファイバ１７ｃにより結合してい
る。

【００５１】このうち、分波器１２は、各光変調部１４
ａ，１４ｂを含む共振回路のＱ値を主要因として生じる
感度の周波数特性に対応して予め定められた分波出力周
波数を有し、上述したように受信用アンテナ１１で受信
されて信号電圧として誘起される電波の４つのキャリア
（異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成分を示す）の
周波数帯域を分波して周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成
分の異なるもの同士を含むように分割［ここでも上述し
た周波数ｆ１，ｆ２の２チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２）
のもの，周波数ｆ３，ｆ４の２チャンネル（ｃｈ３，ｃ
ｈ４）のものを示す］して出力する分波フィルタとなっ
ている。又、光変調部１４ａ，１４ｂは、偏光分離器２
１からの偏光分離された光信号をそれぞれ入力して反射
出射する反射型であり、図８に示したＬｉＮｂＯ₃ 基板
４２を用いた構成とした上で図９に示した構成の共振回
路となるように作製しており、先の一実施例の場合と同
様な設定条件を有している。更に、ここでの光源部１８
には、２個の半導体励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器を用
いているものとする。この場合、ＲＩＮ（相対雑音強
度）特性が優れると共に、直交する二直線偏光の間の波
長差を制御し易いため、レーザ発振により光信号を無変
調な直線偏光として生成するタイプの光源部１８ａ，１
８ｂ，３６を用いる場合よりも特性上において有効であ
る。加えて、ここでの緩和振動制御部５８も、光源部１
８におけるレーザ光の強度の監視をレーザ光の分岐され
たものを用いて行い、レーザ光の強度の監視によりレー
ザ光の強度が一定となるように２個の半導体励起Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ発振器の駆動電流を制御することでレーザ
発振に伴って発生する緩和振動ノイズを抑制低減するよ
うに制御するようになっている。

【００５２】この電界センシング装置の場合、周波数ｆ
１，ｆ２，ｆ３，ｆ４成分の４チャンネルから成る放送
波を受信用アンテナ１１で受信したとき、分波器１２で
は受信用アンテナ１１に誘起された信号電圧の周波数帯
域を分波して周波数ｆ１，ｆ２の２チャンネル（ｃｈ
１，ｃｈ２）のものと、周波数ｆ３，ｆ４の２チャンネ
ル（ｃｈ３，ｃｈ４）のものとに分割出力してそれぞれ
同軸ケーブル１３ａ，１３ｂを介して光変調部１４ａ，
１４ｂへ導く。

【００５３】一方、緩和振動制御部５８によりレーザ発
振に伴って発生する緩和振動ノイズを抑制低減するよう
に制御されて光源部１８で生成した入射用の波長が僅か
に異なって偏波面が直交する二直線偏光による光信号を
シングルモードファイバ１７ｃを介して偏光分離器２１
に導き、偏光分離器２１で偏光分離されて直交する２方
向の偏波面を有する直線偏光が取り出される。このと
き、シングルモードファイバ１７ｃの複屈折が時間的に
変化する場合、或る方向の偏波面を持つ直線偏光には２
つの波長の光が混じり合うが、それと直交する偏波面を
持つ直線偏光にも２つの波長の光が混じり合うため、取
り出される２つの直線偏光の強度は等しく保たれる。

【００５４】このようにして取り出された直線偏光の一
方は、偏波保持ファイバ１５ｃ，光サーキュレータ１６
ａ，偏波保持ファイバ１５ａを介して光変調部１４ａに
導かれ、光変調部１４ａで受信用アンテナ１１に誘起さ
れて分波器１２で分波された周波数ｆ１，ｆ２の２チャ
ンネル（ｃｈ１，ｃｈ２）の信号電圧に応じて光信号の
強度を変調した後、偏波保持ファイバ１５ａ，光サーキ
ュレータ１６ａ，シングルモードファイバ１７ａを介し
て強度変調された光信号を受光器２０ａに導き、受光器
２０ａで光信号を電気信号に変換する。

【００５５】他方、偏光分離器２１から取り出された直
線偏光の他方は、偏波保持ファイバ１５ｄ，光サーキュ
レータ１６ｂ，偏波保持ファイバ１５ｂを介して光変調
部１４ｂに導かれ、光変調部１４ｂで受信用アンテナ１
１に誘起されて分波器１２で分波された周波数ｆ３，ｆ
４の２チャンネル（ｃｈ３，ｃｈ４）の信号電圧に応じ
て光信号の強度を変調した後、偏波保持ファイバ１５
ｂ，光サーキュレータ１６ｂ，シングルモードファイバ
１７ｂを介して強度変調された光信号を受光器２０ｂに
導き、受光器２０ｂで光信号を電気信号に変換する。

【００５６】この別の実施例に係る電界センシング装置
の場合、光源部１８で生成される二直線偏光による光信
号を緩和振動制御部５８により緩和振動ノイズを抑制低
減するように制御しているので、光変調部１４ａ，１４
ｂ毎に最適の同調を図ることができ、光変調部１４ａ，
１４ｂにおける変調電圧が高められる。因みに、ここで
の電界センシング装置の場合、光源部１８で光信号を波
長が僅かに異なって偏波面が直交する二直線偏光として
生成するため、波長が僅かに異なる二直線偏光が合波さ
れるときに干渉によりビートが発生するが、そのビート
の周波数を通信使用周波数の帯域外に出るように波長差
を設定すれば良く、こうした設定は簡単に行うことがで
きる。

【００５７】従って、この別の実施例に係る電界センシ
ング装置の場合も、一実施例の装置の場合よりも広周波
数帯域での使用が一層有効となり、低ノイズレベルを保
持して高感度な電界検出が可能となり、特に従来の装置
では適用できなかったＯＦＤＭ放送波の中継装置の受信
装置に適用することが有効となるが、ここでは光源部１
８及び偏光分離器２１を用いると共に、これらの間をシ
ングルモードファイバ１７ｃで結合した構成としている
ので、光源部１８と光変調部１４ａ，１４ｂとが遠く離
れている場合に高価な偏波保持ファイバの使用長を数メ
ートル以内に抑えることができるため、コスト面で有利
である。尚、この電界センシング装置においても、広周
波数帯域での適用のみを考えれば緩和振動制御部５８を
取り除いた構成とすることができる（この場合にも緩和
振動制御部５８を用いた場合よりもノイズレベルが高く
なることが予想される）。

【００５８】ところで、上述した各実施例に係る電界セ
ンシング装置では、分波器１２として４つのチャンネル
の周波数帯域を２つの帯域に分割する機能を有するもの
とし、２個の光変調部１４ａ，１４ｂの電極に印加する
電圧を共振によって高め、光信号の変調度を上げること
で受信感度を高めたときに生ずる狭帯域化に対処する構
成としたが、これらの２個の光変調部１４ａ，１４ｂで
全周波数帯域をカバーできないときは、更に光変調部の
数を増設する必要があり、こうした変更を適宜行うこと
も可能である。又、分波器１２として、周波数帯域を分
割して出力する分波フィルタを用いるものとしたが、受
信アンテナ１１による信号電圧が十分に高く、必要な周
波数帯域をカバーできる個数の光変調器に効率良く電圧
を印加できるという機能を満たすものであればフィルタ
を含まない構成のものを用いることも可能である。

【００５９】図６は、上述した各実施例に係る電界セン
シング装置に適用される緩和振動制御部３８，４８ａ，
４８ｂ，５８を含む光源部３６，１８ａ，１８ｂ，１８
の細部構成を示したものである。

【００６０】ここでは、緩和振動制御部３８，４８ａ，
４８ｂ，５８を含む光源部３６，１８ａ，１８ｂ，１８
の具体例として、駆動電流を受けてレーザ発振を行うこ
とによりレーザ光を発生する半導体レーザ励起型固体レ
ーザ発振器としての半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレー
ザ発振器６１と、半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
発振器６１からのレーザ光を捕捉するコリメートレンズ
６２と、コリメートレンズ６２で捕捉されたレーザ光を
集光する集光レンズ６３と、集光レンズ６３で集光され
たレーザ光の位相を揃えてビーム状にして透過させるＮ
ｄ：ＹＶＯ4 から成るレーザ結晶板６５と、レーザ結晶
板６５を透過したレーザ光の一部のものをその進行方向
のまま透過させ、且つ残りの他部のものを進行方向と９
０度異なる方向に反射させるハーフミラーとして働くビ
ームスピリッタ６６と、ビームスピリッタ６６からの進
行方向に沿ったレーザ光の一部のものをアイソレーショ
ン３５ｄＢ以上の特性として光ファイバ（各実施例での
偏波保持ファイバ１５ｃ，１５ｄ，３３ｂ又はシングル
モードファイバ１７ｃを示す）へ伝送するアイソレータ
付きピグテール６７と、ビームスピリッタ６６からの９
０度異なる方向に反射されたレーザ光の他部のものを検
出して電気信号に変換してフィードバック信号として出
力するフォトディテクタ（光検知器）６４と、半導体レ
ーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器６１をレーザ発振さ
せるための駆動電流を供給出力すると共に、フォトディ
テクタ６４からのフィードバック信号に基づいて半導体
レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器６１におけるレー
ザ光の強度を監視し、レーザ光の強度が一定となるよう
に半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器６１へ供
給する駆動電流を制御することでレーザ発振に伴う緩和
振動を低減する緩和振動低減回路６０とを備えて構成さ
れることを示している。

【００６１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の電界セ
ンシング装置によれば、要求される広周波数帯域での使
用条件下にあっても低ノイズレベルを保持して高感度な
電界検出が可能となるように、光信号をレーザ発振によ
り無変調な直線偏光として生成するか、或いは波長が僅
かに異なって偏波面が直交する二直線偏光として生成す
る光源部に対してレーザ発振に伴って発生する緩和振動
ノイズを抑制低減するように制御する緩和振動制御部を
付設すると共に、異なる周波数成分を有する所定数のチ
ャンネルから成る電波を受信する受信用アンテナを適用
し、且つ分波器を用いて周波数成分が異なるように各チ
ャンネルを異なる帯域に分波した信号電圧を出力する構
成とした上、光源部，光変調器，受光器，及び光サーキ
ュレータを増設した構成としたり、或いは光源部を一つ
として偏光分離器で他部の増設分数に相当する偏光分離
された光信号を取得する構成としていることにより、高
感度を保ちながら低ノイズレベルを保持して広周波数帯
域での電界検出が可能となるため、従来では適用できな
かったＯＦＤＭ放送波の中継装置の受信装置に適用する
ことが有効となり、しかも従来では複数のキャリアに対
応させる場合に各チャンネル毎に電界センシング装置を
設備する必要があって大規模化を回避できなかったとい
う難点を解消し、一つの電界センシング装置の設備によ
り複数のチャンネルに対応できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電界センシング装置の技術開発に先立
つ従来の電界センシング装置でＯＦＤＭデジタル放送波
を受信した場合のスペクトラムアナライザによる測定結
果を解析して見い出された電波における最大のキャリア
のレベルに応じてノイズレベルが変化する要因であっ
て、レーザ光が光変調部で振幅変調されたときの電界の
大きさを表わす関係式にあっての変調波を周波数に対す
る振幅の関係で示される周波数ドメインで表わしたもの
である。

【図２】本発明の一実施例に係る電界センシング装置の
基本構成を示したブロック図である。

【図３】図２に示す電界センシング装置でＯＦＤＭデジ
タル放送波を受信した場合の特性を示したもので、
（ａ）は周波数に対するノイズ強度の関係をスペクトラ
ムアナライザにより測定した結果に関するもの，（ｂ）
は（ａ）の結果に基づいて光源部のレーザ光の緩和振動
による発振強度の変動を振幅の変調度として表現したと
きのノイズレベルに対する変調度の算出結果に関するも
のである。

【図４】本発明の他の実施例に係る電界センシング装置
の基本構成を示したブロック図である。

【図５】本発明の別の実施例に係る電界センシング装置
の基本構成を示したブロック図である。

【図６】図２，図４，図５の各実施例に係る電界センシ
ング装置に適用される緩和振動制御部を含む光源部の細
部構成を示したものである。

【図７】従来の電界センシング装置の基本構成を示した
ブロック図である。

【図８】図７に示す電界センシング装置に備えられる光
変調部の細部構成を示した斜視図である。

【図９】図８で説明した光変調部を一般的な電波受信装
置に適用する場合の共振回路を例示したものである。

【図１０】図７に示す電界センシング装置によりＯＦＤ
Ｍデジタル放送波を受信した場合の周波数に対するノイ
ズ強度の関係をスペクトラムアナライザにより測定した
結果を示したものである。

【符号の説明】

１１，３１ 受信用アンテナ １２ 分波器 １３ａ，１３ｂ 同軸ケーブル １４ａ，１４ｂ，３２ 光変調部 １５ａ〜１５ｄ，３３ａ，３３ｂ，４１ 偏波保持ファ
イバ １６ａ，１６ｂ，３４ 光サーキュレータ １７ａ，1７ｂ，１７ｃ，３５ シングルモードファイ
バ １８，１８ａ，１８ｂ，３６ 光源部 １９ａ，1９ｂ，２０ａ，２０ｂ，３７ 受光器 ３８，４８ａ，４８ｂ，５８ 緩和振動制御部 ４２ ＬｉＮｂＯ₃ 基板 ４３ 入出射光導波路 ４４ａ，４４ｂ 分岐光導波路 ４５ 金属電極 ４６ 反射ミラー ６０ 緩和振動低減回路 ６１ 半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器 ６２ コリメートレンズ ６３ 集光レンズ ６４ フォトディテクタ（光検知器） ６５ レーザ結晶板 ６６ ビームスピリッタ ６７ アイソレータ付きピグテール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥羽 良和 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 (72)発明者 鳥畑 成典 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 (72)発明者 竹内 安弘 東京都渋谷区神南二丁目２番１号 日本放 送協会放送センター内 (72)発明者 生岩 量久 東京都渋谷区神南二丁目２番１号 日本放 送協会放送センター内 (72)発明者 尾崎 泰己 東京都渋谷区神南一丁目４番１号 株式会 社エヌエイチケイアイテック内 (72)発明者 谷沢 享 東京都渋谷区神南一丁目４番１号 株式会 社エヌエイチケイアイテック内 Ｆターム(参考） 5F072 AB02 HH02 HH09 JJ20 PP07 YY11

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置外から印加される電界強度に依存し
   て装置内で生成入射した光信号の強度を変化させて出射
   する電界センシング装置であって、電波を受信して前記
   電界強度に応じた信号電圧が誘起される受信用アンテナ
   と、前記光信号をレーザ発振により無変調な直線偏光と
   して生成する光源部と、前記光源部からの前記無変調な
   直線偏光による光信号の強度を前記受信用アンテナを通
   して印加される前記信号電圧に応じて変調して出射する
   光変調部と、前記光変調部からの前記強度変調された光
   信号を電気信号に変換する受光器とを備えた電界センシ
   ング装置において、前記光源部は、前記レーザ発振に伴
   って発生する緩和振動ノイズを抑制低減するように制御
   する緩和振動制御部を備えたことを特徴とする電界セン
   シング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電界センシング装置にお
   いて、前記緩和振動制御部は、前記レーザ発振を行わせ
   るために前記光源部に備えられた半導体レーザ励起型固
   体レーザ発振器から得られるレーザ光の強度を監視して
   該レーザ光の強度が一定となるように該半導体レーザ励
   起型固体レーザ発振器の駆動電流を制御することを特徴
   とする電界センシング装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電界センシング装置にお
   いて、前記緩和振動制御部は、前記レーザ光の強度の監
   視を該レーザ光の分岐されたものを用いて行うことを特
   徴とする電界センシング装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一つに記載の電界
   センシング装置において、前記光源部は、前記光信号を
   波長が僅かに異なって偏波面が直交する二直線偏光とし
   て生成することを特徴とする電界センシング装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れか一つに記載の電界
   センシング装置において、前記受信用アンテナは、前記
   電波として異なる周波数成分に対応した所定数のチャン
   ネルから成るものを受信して電界強度に応じた信号電圧
   が誘起されるタイプのものであり、更に、前記信号電圧
   の周波数帯域を分波することで前記所定数のチャンネル
   を前記周波数成分の異なるもの同士を含むように分割し
   て出力する分波器を備え、前記光源部は、前記光信号を
   無変調な直線偏光としてそれぞれ生成する複数個から成
   り、前記光変調部は、前記複数個の光源部からの前記無
   変調な直線偏光による光信号の強度をそれぞれ前記受信
   用アンテナ及び前記分波器を通して印加される前記所定
   数のチャンネルが前記周波数成分の異なるもの同士を含
   むように分割された信号電圧に応じてそれぞれ変調して
   出射する複数個から成り、前記受光器は、前記複数個の
   光変調部からの前記強度変調された光信号をそれぞれ電
   気信号に変換する複数個から成ることを特徴とする電界
   センシング装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の電界センシング装置にお
   いて、前記受信用アンテナは、前記電波として異なる周
   波数成分に対応した所定数のチャンネルから成るものを
   受信して電界強度に応じた信号電圧が誘起されるタイプ
   のものであり、更に、前記信号電圧の周波数帯域を分波
   することで前記所定数のチャンネルを前記周波数成分の
   異なるもの同士を含むように分割して出力する分波器
   と、前記光源部からの前記二直線偏光による光信号を偏
   光分離する偏光分離器とを備え、前記光変調部は、前記
   偏光分離器からの前記偏光分離された光信号の強度をそ
   れぞれ前記受信用アンテナ及び前記分波器を通して印加
   される前記所定数のチャンネルが前記周波数成分の異な
   るもの同士を含むように分割された信号電圧に応じてそ
   れぞれ変調して出射する複数個から成り、前記受光器
   は、前記複数個の光変調部からの前記強度変調された光
   信号をそれぞれ電気信号に変換する複数個から成ること
   を特徴とする電界センシング装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は６記載の電界センシング装
   置において、前記複数個の光変調部は、前記複数個の光
   源部からの前記無変調な直線偏光による光信号又は前記
   偏光分離器からの前記偏光分離された光信号をそれぞれ
   入力して反射出射する反射型であり、更に、前記複数個
   の光源部からの前記無変調な直線偏光による光信号又は
   前記偏光分離器からの前記偏光分離された光信号をそれ
   ぞれ入力して前記複数個の光変調部へそれぞれ出力する
   と共に、該複数個の光変調部からの前記反射出射された
   光信号をそれぞれ入力して前記複数個の受光器へそれぞ
   れ出力する複数個の光サーキュレータを備えたことを特
   徴とする電界センシング装置。