JP2003014790A - Optical applied measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の偏光特
性の変化を利用して物理量の変化を測定する光応用測定
装置に関するものであり、特に、電流・電圧の測定や温
度の測定に好適な光応用測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical application measuring device for measuring a change in a physical quantity by utilizing a change in polarization characteristics of an optical element, and is particularly suitable for measuring a current / voltage and a temperature. The present invention relates to an optical application measuring device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光学素子を用いて電流を測定する
光電流測定装置は、小型で絶縁性が高く、飽和による直
線性の低下が無く、さらには高速応答で不燃性であるこ
とから、ガス絶縁電力機器等における電流測定に使用す
る理想的な測定装置として注目されてきた。光学利用の
典型的な光電流測定装置は、電気導体の近傍に配置され
た光学素子あるいは電気導体を取り巻くシングルモード
ファイバからなるファイバコイルをセンサとして使用し
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, a photocurrent measuring device for measuring a current by using an optical element is small in size, has a high insulating property, has no deterioration in linearity due to saturation, and has a high-speed response and is nonflammable. It has attracted attention as an ideal measuring device used for current measurement in gas-insulated power equipment and the like. A typical optical photocurrent measuring device uses an optical element arranged near an electric conductor or a fiber coil made of a single mode fiber surrounding the electric conductor as a sensor.
【０００３】これらの光電流測定装置においては、磁気
光学ファラデー効果の結果として、導体を流れる電流の
変化に応じて、ファイバコイルなどの光学素子を通る光
の偏光方位が変化する。ここで、ファラデー効果は、直
線偏光のビームが磁場方向に物質を通るとき、その直線
偏光の偏光面が回転することであり、ファラデー複屈折
の結果である。また、ファラデー複屈折は、磁場に平行
な物質を通る左円偏光と右円偏光との屈折率の差であ
る。In these photocurrent measuring devices, as a result of the magneto-optical Faraday effect, the polarization direction of light passing through an optical element such as a fiber coil changes in response to changes in the current flowing through the conductor. Here, the Faraday effect is that the plane of polarization of linearly polarized light rotates when the beam of linearly polarized light passes through the substance in the magnetic field direction, and is the result of Faraday birefringence. Faraday birefringence is a difference in refractive index between left circularly polarized light and right circularly polarized light that pass through a substance parallel to a magnetic field.
【０００４】一方、光電流測定装置の感度は、温度変動
によって大幅に変動し、例えば、−４０℃〜＋８０℃と
いう広範に変動する温度範囲を有する環境で使用される
極めて精密なＯＣＴであっても、許容できないほど変動
することが認識されている。On the other hand, the sensitivity of the photocurrent measuring device is a very precise OCT that is used in an environment having a wide temperature range of -40 ° C. to + 80 ° C., which varies greatly depending on temperature fluctuations. Is recognized to be unacceptably variable.
【０００５】技術文献では、ファイバコイルをセンサと
して用いた光電流測定装置について、ファイバコイルの
感度に対する温度の影響は次の３つの異なる現象に関連
することが認識されている。すなわち、（ｉ）検知ファ
イバの直線複屈折の変化、（ii）検知ファイバを保護す
る材料によって誘発されるストレスによる直線複屈折の
変化、（iii）ファイバコア材料のヴェルデ定数の変
化、である。It has been recognized in the technical literature that for a photocurrent measuring device using a fiber coil as a sensor, the effect of temperature on the sensitivity of the fiber coil is associated with three different phenomena: That is, (i) changes in the linear birefringence of the sensing fiber, (ii) changes in the linear birefringence due to stress induced by the material that protects the sensing fiber, and (iii) changes in the Verde constant of the fiber core material.
【０００６】ここで、ヴェルデ定数は、ファラデー効果
を表す方程式、θ＝μＮＶＩの比例定数Ｖである。ただ
し、θは偏光面の回転角度、μはファイバコア材料の透
過度、Ｎは取り囲むファイバループの巻回数、Ｉは導体
の電流である。言い換えれば、ヴェルデ定数は、与えら
れた磁場を備えた物質中の平面偏光の回転角を、その物
質の光路長と磁場の強さとの積で割ったものに等しく、
温度と光信号の波長との両方の関数である。Here, the Verdet constant is a proportional constant V of θ = μNVI, which is an equation expressing the Faraday effect. Here, θ is the rotation angle of the plane of polarization, μ is the transmittance of the fiber core material, N is the number of turns of the surrounding fiber loop, and I is the current of the conductor. In other words, the Verde constant is equal to the rotation angle of plane-polarized light in a material with a given magnetic field divided by the product of the optical path length of the material and the strength of the magnetic field,
It is a function of both temperature and the wavelength of the optical signal.
【０００７】従来、光電流測定装置におけるこのような
温度変動に起因する感度の変動を補正するために、いく
つかの技術が提案されている。例えば、センサ近傍の温
度をモニタして、ヴェルデ定数の温度依存に関連する経
験データに従って、検出器出力の値を調節する装置が知
られている。このような装置は、電子処理が複雑化する
上、光電子部品の数も増加するため、概して装置のコス
トが上がる。[0007] Conventionally, several techniques have been proposed in order to correct the variation in sensitivity due to such temperature variation in the photocurrent measuring device. For example, devices are known that monitor the temperature near the sensor and adjust the value of the detector output according to empirical data related to the temperature dependence of the Verdet constant. Such devices generally increase the cost of the device due to the increased complexity of electronic processing and the increased number of optoelectronic components.
【０００８】これに対し、コストを上げずに温度による
感度の変動を補正する方法として、例えば、特開表１１
−５１２８２６号には、ファイバの旋光を用いた方法が
提案されている。図４はこの従来技術の光電流測定装置
の構成を示す構成図である。On the other hand, as a method for correcting the variation in sensitivity due to temperature without increasing the cost, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
-512826 proposes a method using optical rotation of a fiber. FIG. 4 is a configuration diagram showing the configuration of this conventional photocurrent measuring device.
【０００９】この図４に示す光電流測定装置において
は、光源３１には、第１の光ファイバ３２、第２の光フ
ァイバ３３、および第１のＰＺファイバ３４を介してフ
ァイバコイル３５の入力端が接続され、ファイバコイル
３５の出力端は、所定の好みのバイアス角度に調節され
る第２のＰＺファイバ３６を介して検出器３７に接続さ
れている。In the photocurrent measuring device shown in FIG. 4, the light source 31 has an input end of a fiber coil 35 via a first optical fiber 32, a second optical fiber 33, and a first PZ fiber 34. , And the output end of the fiber coil 35 is connected to the detector 37 via the second PZ fiber 36 adjusted to a predetermined bias angle.
【００１０】この光電流測定装置においては、ファイバ
コイル３５の出力のあらかじめ選択されたチャネルを第
２のＰＺファイバ３２の軸で調節することによってヴェ
ルデ定数の温度による変動を補正するようになってい
る。すなわち、ファイバコイルのベリー位相の温度依存
性によるバイアス角度の変化を利用して、ヴェルデ定数
の温度依存性によるセンサ感度の変動を補正するように
なっている。In this photocurrent measuring device, the preselected channel of the output of the fiber coil 35 is adjusted by the axis of the second PZ fiber 32 to correct the variation of the Verdet constant with temperature. . That is, the change in the bias angle due to the temperature dependence of the Berry phase of the fiber coil is used to correct the variation in the sensor sensitivity due to the temperature dependence of the Verdet constant.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の光電流測定装置には、以下に述べるような
問題点があった。However, the conventional photocurrent measuring device as described above has the following problems.
【００１２】すなわち、図４の光電流測定装置において
は、前述したように、ヴェルデ定数の温度依存性による
センサ感度の変動を補正するために、ベリー位相の温度
依存性を利用している。この場合、ヴェルデ定数の温度
依存性とベリー位相の温度依存性は、一般的には共に温
度に対しほぼ直線的に変化するのに対して、ベリー位相
と光電流測定装置の感度との関係は非線形である。That is, in the photocurrent measuring device of FIG. 4, as described above, the temperature dependence of the Berry phase is used to correct the fluctuation of the sensor sensitivity due to the temperature dependence of the Verdet constant. In this case, the temperature dependence of the Verdet constant and the temperature dependence of the Berry phase generally change almost linearly with temperature, while the relationship between the Berry phase and the sensitivity of the photocurrent measuring device is It is non-linear.
【００１３】そのため、図４の装置によって実現できる
精度には限界があり、かつ、使用温度範囲がある限界を
越えると、かえって誤差を大きくすることとなってしま
う。さらに、ベリー位相の温度特性自体を設計時に把握
することが困難であるため、このことも、光電流測定装
置の高精度化を困難にしている。また、光電流測定装置
の電流センサの近傍に配置した温度センサを利用して補
正を行う場合には、電流センサと温度センサの取付位置
による温度差を正確に把握することが困難であるため、
この場合にも、高精度の電流測定を行うことが困難であ
る。Therefore, there is a limit to the accuracy that can be realized by the apparatus of FIG. 4, and if the operating temperature range exceeds a certain limit, the error will be rather increased. Further, since it is difficult to grasp the temperature characteristic of the Berry phase itself at the time of designing, this also makes it difficult to improve the accuracy of the photocurrent measuring device. Further, when performing correction using a temperature sensor arranged in the vicinity of the current sensor of the photocurrent measuring device, it is difficult to accurately grasp the temperature difference due to the mounting position of the current sensor and the temperature sensor.
Also in this case, it is difficult to perform highly accurate current measurement.
【００１４】一方、以上のような温度変動に起因する精
度の限界というこの問題点は、光電流測定装置に限ら
ず、光電圧測定装置においても同様に存在しており、そ
れらの光応用測定装置において一般的に解決すべき課題
である。On the other hand, this problem of the limit of accuracy due to the temperature fluctuation as described above exists not only in the photocurrent measuring device but also in the photovoltage measuring device. Is a problem to be solved in general.
【００１５】本発明は、上記のような従来技術の欠点を
解消するために提案されたものであり、その目的は、温
度による影響の補正を高精度に実現して電流・電圧を高
精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度に測定
可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測定装置
を提供することである。The present invention has been proposed in order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and its object is to realize the correction of the influence of temperature with high accuracy and the current / voltage with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a small-sized optical application measuring device that can measure or measure temperature itself with high accuracy and that is highly accurate and excellent in stability.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、センサとなる光学素子として旋光性を
有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正
することにより、電流、電圧、温度等の物理量を高精度
に測定することを可能としたものである。In order to achieve the above object, the present invention uses an optical element having optical activity as an optical element to be a sensor and corrects the optical activity of the optical element. This makes it possible to measure physical quantities such as current, voltage and temperature with high accuracy.
【００１７】請求項１記載の発明は、直線偏光を出射す
る光源と、光源からの直線偏光を入射してその偏光方位
を特定の物理量に比例して変化させる光学素子と、光学
素子を出射した光を２方位の偏光成分の光強度信号に変
換する変換手段と、変換手段によって得られた２方位の
偏光成分の光強度信号から前記特定の物理量あるいは前
記特定の物理量を生成させた別の物理量を求める処理手
段とを備えた光応用測定装置において、次の特徴を有す
るものである。すなわち、光学素子は、旋光性を有する
光学素子であり、処理手段は、光学素子の旋光性を補正
するように構成される。According to the first aspect of the present invention, a light source for emitting linearly polarized light, an optical element for injecting the linearly polarized light from the light source to change its polarization azimuth in proportion to a specific physical quantity, and an optical element are emitted. A conversion unit that converts light into a light intensity signal of polarization components in two directions, and another physical quantity that generates the specific physical quantity or the specific physical quantity from the light intensity signals of polarization components in two directions obtained by the conversion unit. The optical application measuring device having the processing means for obtaining the following has the following features. That is, the optical element is an optical element having optical rotatory power, and the processing means is configured to correct the optical rotatory power of the optical element.
【００１８】この発明によれば、旋光性を有する光学素
子を出射した光から、２方位の偏光成分の光強度信号を
取得して処理手段で補正することによって、旋光性のあ
る光学素子を用いても、その旋光性を補正することが可
能であるため、電流、電圧、温度等の物理量を高精度に
測定することが可能となる。According to the present invention, an optical element having optical activity is used by acquiring light intensity signals of polarization components in two directions from the light emitted from the optical element having optical activity and correcting them by the processing means. However, since it is possible to correct the optical rotatory power, it becomes possible to measure the physical quantities such as current, voltage and temperature with high accuracy.
【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、旋
光の大きさが温度に依存する光学素子であり、処理手段
が、光学素子の旋光の大きさから温度を求めるように構
成されたことを特徴としている。この発明によれば、そ
の旋光の大きさに温度依存性を有する光学素子を使用す
ることにより、その光学素子の旋光の大きさに基づいて
高精度の温度測定が可能となる。According to a second aspect of the present invention, in the optical applied measuring device according to the first aspect, the optical element having optical rotatory power is an optical element whose magnitude of optical rotation depends on temperature, and the processing means is an optical element. It is characterized in that the temperature is obtained from the magnitude of the optical rotation of the. According to the present invention, the use of the optical element having the temperature dependence on the magnitude of the optical rotation enables highly accurate temperature measurement based on the magnitude of the optical rotation of the optical element.
【００２０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の光
応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光
源からの直線偏光を入射してその偏光方位を磁界に比例
して変化させるファラデー素子であり、処理手段が、変
換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号
から、与えられた磁界の大きさ、あるいは、その磁界を
生成させた電流の大きさを求めるように構成されたこと
を特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the optical application measuring device according to the second aspect, the optical element having an optical rotatory power receives linearly polarized light from the light source and changes its polarization azimuth in proportion to the magnetic field. It is a Faraday element, and the processing means obtains the magnitude of the given magnetic field or the magnitude of the electric current that generated the magnetic field from the light intensity signals of the polarization components in the two directions obtained by the converting means. It is characterized by being configured.
【００２１】この発明によれば、旋光性を有するファラ
デー素子という１つのセンサにより、磁界または電流と
温度という２種類の物理量を測定することが可能であ
り、かつ、センサ自体の磁界、温度に対する感度を相互
に補正し合うことによって、高精度の測定が可能とな
る。According to the present invention, it is possible to measure two kinds of physical quantities of magnetic field or current and temperature with one sensor called Faraday element having optical rotatory power, and the sensitivity of the sensor itself to magnetic field and temperature. By mutually compensating for each other, highly accurate measurement becomes possible.
【００２２】請求項４記載の発明は、請求項２記載の光
応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光
源からの直線偏光を入射してその偏光状態を電界に比例
して変化させるポッケルス素子であり、処理手段が、変
換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号
から、与えられた電界の大きさ、あるいは、その電界を
生成させた電圧を求めるように構成されたことを特徴と
している。According to a fourth aspect of the present invention, in the optical application measuring device according to the second aspect, the optical element having an optical rotatory power receives linearly polarized light from the light source and changes its polarization state in proportion to the electric field. It is a Pockels element, and the processing means is configured to obtain the magnitude of the applied electric field or the voltage that generated the electric field from the light intensity signals of the polarization components in the two directions obtained by the converting means. It is characterized by that.
【００２３】この発明によれば、旋光性を有するポッケ
ルス素子という１つのセンサにより、電界または電圧と
温度という２種類の物理量を測定することが可能であ
り、かつ、センサ自体の電界、温度に対する感度を相互
に補正し合うことによって、高精度の測定が可能とな
る。According to the present invention, it is possible to measure two kinds of physical quantities of electric field or voltage and temperature by one sensor called Pockels element having optical rotatory power, and the sensitivity of the sensor itself to electric field and temperature. By mutually compensating for each other, highly accurate measurement becomes possible.
【００２４】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の光応用測定装置において、旋光性を
有する光学素子が、捻りを加えた光ファイバであること
を特徴としている。請求項６記載の発明は、請求項５記
載の光応用測定装置において、捻りを加えた光ファイバ
が、アニーリングの施されていない石英ファイバである
ことを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the optical applied measuring device according to any one of the first to fourth aspects, the optical element having an optical rotatory power is a twisted optical fiber. There is. According to a sixth aspect of the present invention, in the optical application measuring apparatus according to the fifth aspect, the twisted optical fiber is a silica fiber that is not annealed.
【００２５】これらの請求項５、６の発明によれば、セ
ンサとなる旋光性を有する光学素子を、特に捻りを加え
た光ファイバとすることによって、測定対象である磁界
・電流、電界・電圧、あるいは温度等の物理量に対する
感度を任意に調整することができるため、センサの使用
範囲を大幅に広げることが可能となる。According to the fifth and sixth aspects of the invention, the optical element having optical activity as a sensor is a twisted optical fiber, so that the magnetic field / current, electric field / voltage to be measured is measured. , Or the sensitivity to physical quantities such as temperature can be adjusted arbitrarily, so that the range of use of the sensor can be greatly expanded.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］
［構成］図１は、本発明による光応用測定装置を適用し
た第１の実施の形態として、電流測定装置の１つの形態
を示す構成図である。この電流測定装置は、光源ドライ
バ１、光源２、送信ファイバ３、結合レンズ４、偏光子
５、ファラデー素子６、ＰＢＳ（ポラライジングビーム
スプリッタ）７、２つの検出器８，９、および電子回路
１０を備えている。以下には、この装置の構成の詳細に
ついて、光源２からの光が電子回路１０から信号として
出力されるまでの流れに沿って順次説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [First Embodiment] [Configuration] FIG. 1 shows a configuration of a current measuring device as a first embodiment to which the optical application measuring device according to the present invention is applied. It is a figure. This current measuring device includes a light source driver 1, a light source 2, a transmission fiber 3, a coupling lens 4, a polarizer 5, a Faraday element 6, a PBS (polarizing beam splitter) 7, two detectors 8 and 9, and an electronic circuit 10. Is equipped with. Hereinafter, the details of the configuration of this device will be sequentially described along the flow until the light from the light source 2 is output as a signal from the electronic circuit 10.
【００２７】まず、光源ドライバ１によって駆動される
光源２からの光は、送信ファイバ３を伝播して結合レン
ズ４で平行光にされ、偏光子５により偏光子の軸方向の
１つの直線偏光成分のみが出射され、ファラデー素子６
に入射されるようになっている。すなわち、これらの構
成要素１〜５によって、本発明における「直線偏光を出
射する光源」が構成されている。First, the light from the light source 2 driven by the light source driver 1 propagates through the transmission fiber 3 to be collimated by the coupling lens 4, and the polarizer 5 forms one linearly polarized light component in the axial direction of the polarizer. Only the Faraday element 6 is emitted.
It is designed to be incident on. That is, these constituent elements 1 to 5 constitute the “light source that emits linearly polarized light” in the present invention.
【００２８】また、センサとなるファラデー素子６とし
ては、旋光性を有し、かつ、旋光の大きさが温度に依存
する素子が使用されており、このファラデー素子６は、
被測定電流の流れる導体Ｃの近傍に設置されている。す
なわち、偏光子５からファラデー素子６に入射した直線
偏光が、ファラデー素子６を透過する間に、導体Ｃを流
れる電流によって発生する磁界に比例したファラデー旋
光を受けるようになっている。ファラデー素子６から出
射した光は、ＰＢＳ７に入射されるようになっている。As the Faraday element 6 serving as a sensor, an element having optical rotatory power and the magnitude of optical rotation depending on temperature is used.
It is installed near the conductor C through which the measured current flows. That is, the linearly polarized light that has entered the Faraday element 6 from the polarizer 5 receives Faraday optical rotation that is proportional to the magnetic field generated by the current flowing through the conductor C while passing through the Faraday element 6. The light emitted from the Faraday element 6 enters the PBS 7.
【００２９】ここで、ＰＢＳ７は、ファラデー旋光角が
ゼロで基準温度の場合に入射偏光方位が４５°となるよ
うに設置されており、センサであるファラデー素子６か
らの光を入射して直交する２方位の偏光成分の光強度信
号を得るようになっている。すなわち、このＰＢＳ７
は、本発明における変換手段に相当する。Here, the PBS 7 is installed so that the incident polarization azimuth is 45 ° when the Faraday rotation angle is zero and the reference temperature is set, and the light from the Faraday element 6 which is a sensor is incident and orthogonalized. A light intensity signal of polarization components in two directions is obtained. That is, this PBS7
Corresponds to the converting means in the present invention.
【００３０】そして、ＰＢＳ７で得られた２方位の偏光
成分の光強度信号を、２つの検出器８，９でそれぞれ光
電変換し、得られた２つの信号から、電子回路１０によ
って電流値を演算し、得られた信号を出力するようにな
っている。すなわち、これらの検出器８，９および電子
回路１０によって、本発明における処理手段が構成され
ている。The light intensity signals of the polarization components in the two directions obtained by the PBS 7 are photoelectrically converted by the two detectors 8 and 9, respectively, and a current value is calculated by the electronic circuit 10 from the obtained two signals. Then, the obtained signal is output. That is, the detectors 8 and 9 and the electronic circuit 10 constitute the processing means in the present invention.
【００３１】この場合、電子回路１０では、次のような
信号処理を行うことにより、温度および電流を求めるよ
うになっている。２つの検出器８，９で光電変換された
２つの信号は、電流ゼロのときに出力されているバイア
ス成分と電流による変調成分に分けて考えることができ
る。In this case, the electronic circuit 10 is designed to obtain the temperature and the current by performing the following signal processing. The two signals photoelectrically converted by the two detectors 8 and 9 can be considered separately as the bias component output when the current is zero and the modulation component due to the current.
【００３２】まず、電流がゼロの時に出力されているバ
イアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、Ｋは損失も含
めた入射光強度をＫ、温度による旋光の変化（°）をΔ
αとすると、次の式(1)、(2)でそれぞれ表される。First, for the x component Vx and the y component Vy of the bias component output when the current is zero, K is the incident light intensity including loss and K, and the change (°) in optical rotation due to temperature is Δ.
Let α be expressed by the following equations (1) and (2), respectively.
【数１】Ｖｘ＝Ｋ・ｓｉｎ2（４５°＋Δα） … (1) Ｖｙ＝Ｋ・ｃｏｓ2（４５°＋Δα） … (2)[Formula 1] Vx = K · sin 2 (45 ° + Δα) (1) Vy = K · cos 2 (45 ° + Δα) (2)
【００３３】これらの式(1)、(2)から、次の式(3)が得
られる。From these equations (1) and (2), the following equation (3) is obtained.
【数２】
この式(3)からわかるように、バイアス成分のｘ成分Ｖ
ｘとｙ成分Ｖｙから温度による旋光の変化Δαを求める
ことができるため、温度とΔαとの関係が既知であれ
ば、温度を求めることができる。[Equation 2] As can be seen from this equation (3), the x component V of the bias component
Since the change Δα in optical rotation due to temperature can be obtained from the x and y components Vy, the temperature can be obtained if the relationship between temperature and Δα is known.
【００３４】また、電流による変調成分のｘ成分Ｖｘと
ｙ成分Ｖｙは、電流によるファラデー旋光角をＦとする
と、変調成分次の式(4)、(5)でそれぞれ表される。Further, the x component Vx and the y component Vy of the modulation component due to the current are expressed by the following formulas (4) and (5), respectively, where Faraday rotation angle due to the current is F.
【数３】
Ｖｘ＝Ｋ・{ｓｉｎ（４５°＋Δα＋Ｆ）−ｓｉｎ（４５°＋Δα）}2
… (4)
Ｖｙ＝Ｋ・{ｃｏｓ（４５°＋Δα＋Ｆ）−ｃｏｓ（４５°＋Δα）}2
… (5)
ここで、Δαは式(3)から求められるので、式(4)、(5)
から、ファラデー旋光角Ｆを求めることにより、電流を
求めることができる。Vx = K · {sin (45 ° + Δα + F) −sin (45 ° + Δα)} 2 (4) Vy = K · {cos (45 ° + Δα + F) −cos (45 ° + Δα)} 2 (4) 5) Here, since Δα is obtained from equation (3), equations (4) and (5)
Therefore, the electric current can be obtained by obtaining the Faraday optical rotation angle F.
【００３５】［作用効果］以上のように、本実施の形態
においては、旋光性を有するファラデー素子６という同
一のセンサで電流と温度の両方を測定することができ
る。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性
の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得
られる。[Operation and Effect] As described above, in the present embodiment, both the current and the temperature can be measured by the same sensor, which is the Faraday element 6 having optical activity. Therefore, in addition to the simplification of the configuration, cost reduction and improvement in reliability can be expected, the following effects are obtained.
【００３６】すなわち、例えば、センサのヴェルデ定数
に温度依存性がある場合でも、このセンサがセンサ素子
そのものの温度を測定していることから、電流センサ近
辺に温度センサを取り付けた場合に問題となる電流セン
サと温度センサの取付位置での温度差を考慮する必要が
なく、電流測定時の温度による影響の補正を高精度に行
うことができる。もちろん、温度測定時の磁界による影
響の補正についても同様に高精度化が図れることはいう
までもない。That is, for example, even if the Verdet constant of the sensor has temperature dependency, since this sensor measures the temperature of the sensor element itself, there is a problem when the temperature sensor is attached near the current sensor. Since it is not necessary to consider the temperature difference between the mounting positions of the current sensor and the temperature sensor, it is possible to highly accurately correct the influence of the temperature during current measurement. Needless to say, the accuracy of the correction of the influence of the magnetic field at the time of temperature measurement can be similarly improved.
【００３７】また、電流測定が不要で、温度測定のみを
必要とする場合であっても、電流測定装置と同一の機器
構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が
図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリット
が得られる。Further, even when the current measurement is not required and only the temperature measurement is required, the temperature measurement device can be realized with the same device configuration as the current measurement device, so that the devices can be standardized and the cost can be reduced. And the advantage of ensuring the reliability of the equipment can be obtained.
【００３８】［第２の実施の形態］
［構成］図２は、本発明による光応用測定装置を適用し
た第２の実施の形態として、電流測定装置の別の形態を
示す構成図である。この電流測定装置は、前述した第１
の実施の形態に係る図１の装置において、光源２と２つ
の検出器８，９との間の部分を全て光ファイバ型の素子
で構成したものである。[Second Embodiment] [Configuration] FIG. 2 is a configuration diagram showing another form of a current measuring device as a second embodiment to which the optical application measuring device according to the present invention is applied. This current measuring device has the above-mentioned first
In the apparatus of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention, the portion between the light source 2 and the two detectors 8 and 9 are all configured by optical fiber type elements.
【００３９】すなわち、光源２には、送信ファイバ３、
第１のファイバ偏光子１１、センサファイバ１２、偏波
面保持カプラ１３が順次接続されている。この偏波面保
持カプラ１３の各出射ポートには、第２のファイバ偏光
子１４と第３のファイバ偏光子１５がそれぞれ接続さ
れ、これらの偏光子１４，１５は、受信ファイバ１６，
１７を介して２つの検出器８，９にそれぞれ接続されて
いる。以下には、この装置の構成の詳細について、光源
２からの光が電子回路１０から信号として出力されるま
での流れに沿って順次説明する。That is, the light source 2 includes a transmission fiber 3,
The first fiber polarizer 11, the sensor fiber 12, and the polarization plane holding coupler 13 are sequentially connected. A second fiber polarizer 14 and a third fiber polarizer 15 are connected to the respective emission ports of the polarization maintaining coupler 13, and the polarizers 14 and 15 are connected to the receiving fiber 16 and the receiving fiber 16, respectively.
Two detectors 8 and 9 are connected via 17 respectively. Hereinafter, the details of the configuration of this device will be sequentially described along the flow until the light from the light source 2 is output as a signal from the electronic circuit 10.
【００４０】まず、光源ドライバ１によって駆動される
光源２からの光は、送信ファイバ３を伝播して第１のフ
ァイバ偏光子１１で直線偏光にされ、この直線偏光がセ
ンサファイバ１２へ入射されるようになっている。ここ
で、センサファイバ１２は、捻りを加えることで旋光性
を持たせた光ファイバ、望ましくは、アニーリングの施
されていない石英ファイバであり、被測定電流の流れる
導体Ｃの周りを周回して配置されている。すなわち、フ
ァイバを透過する直線偏光が、導体Ｃを流れる電流によ
って発生する磁界に比例したファラデー旋光を受けるよ
うになっている。First, the light from the light source 2 driven by the light source driver 1 propagates through the transmission fiber 3 and is linearly polarized by the first fiber polarizer 11, and this linearly polarized light is incident on the sensor fiber 12. It is like this. Here, the sensor fiber 12 is an optical fiber having optical rotatory property by applying a twist, preferably a quartz fiber which is not annealed, and is arranged around the conductor C through which the current to be measured flows. Has been done. That is, the linearly polarized light that passes through the fiber receives Faraday rotation that is proportional to the magnetic field generated by the current flowing through the conductor C.
【００４１】偏波面保持カプラ１３は、その軸が第１の
ファイバ偏光子１１の出射偏光軸に対して電流がゼロで
基準温度の場合に４５°傾くように設置されている。こ
の偏波面保持カプラ１３の一方の出射ポートに接続され
た第２のファイバ偏光子１４は、偏波面保持カプラ１３
の軸と一致した偏光成分のみを透過するようになってお
り、偏波面保持カプラ１３の他方の出射ポートに接続さ
れた第３のファイバ偏光子１５は、偏波面保持カプラ１
３の軸と直交した成分のみを透過するようになってい
る。すなわち、これらの第２、第３のファイバ偏光子１
４，１５は、センサファイバ１２で生じた偏波面の回転
を、直交する２方位の偏光成分の光強度信号に変換する
ようになっている。The polarization maintaining coupler 13 is installed so that its axis is inclined by 45 ° with respect to the outgoing polarization axis of the first fiber polarizer 11 when the current is zero and the temperature is the reference temperature. The second fiber polarizer 14 connected to one emission port of the polarization plane maintaining coupler 13 has a polarization plane maintaining coupler 13
The third fiber polarizer 15 connected to the other exit port of the polarization maintaining coupler 13 is configured to transmit only the polarization component that matches the axis of the polarization maintaining coupler 1.
Only the component orthogonal to the axis of 3 is transmitted. That is, these second and third fiber polarizers 1
Reference numerals 4 and 15 are adapted to convert the rotation of the plane of polarization generated in the sensor fiber 12 into light intensity signals of polarization components in two orthogonal directions.
【００４２】そして、第２、第３のファイバ偏光子１
４，１５で得られた２方向の偏光成分の光強度信号は、
受信ファイバ１６，１７によって２つの検出器８，９ま
で伝送され、これらの検出器８，９でそれぞれ光電変換
されるようになっている。なお、２つの検出器８，９で
得られた２つの信号から、電子回路１０によって電流値
を演算し、得られた信号を出力する点は、前述した第１
の実施の形態と同様である。Then, the second and third fiber polarizers 1
The light intensity signals of the polarization components in the two directions obtained in 4 and 15 are
Two detectors 8 and 9 are transmitted by the receiving fibers 16 and 17, and photoelectrically converted by these detectors 8 and 9, respectively. The electronic circuit 10 calculates the current value from the two signals obtained by the two detectors 8 and 9, and outputs the obtained signal.
This is the same as the embodiment.
【００４３】［作用効果］以上のような構成の光電流測
定装置によれば、第１の実施の形態の作用効果に加え
て、次のような作用効果が得られる。まず、光源２と２
つの検出器８，９との間の部分を全て光ファイバ型の素
子で構成したことにより、光の伝播経路中に空間が全く
存在しないことになる。そのため、光電流測定装置が振
動等を受けた場合でも、振動による光量の変化を生じる
ことがなく、安定した出力を得ることができる。[Advantageous Effects] According to the photocurrent measuring device having the above-described structure, the following advantageous effects can be obtained in addition to the advantageous effects of the first embodiment. First, light sources 2 and 2
Since all the portions between the two detectors 8 and 9 are composed of optical fiber type elements, there is no space in the light propagation path. Therefore, even when the photocurrent measuring device receives vibration or the like, a stable output can be obtained without changing the light amount due to the vibration.
【００４４】また、この光電流測定装置において、電流
に対するセンサの感度ＳIは、ヴェルデ定数（°／Ａ）
をＶ、ファイバの巻き数をｎとすると、次の式(6)で表
される。In this photocurrent measuring device, the sensitivity S I of the sensor to the current is the Verdet constant (° / A)
Where V is the number of turns of the fiber, and n is the number of turns of the fiber.
【数４】ＳI＝Ｖ・ｎ … (6)
この式(6)からわかるように、センサファイバ１２の巻
き数ｎを変えることによって、センサの感度を自由に変
更することができ、様々な電流レンジの計測に容易に対
応することができる。[Equation 4] S I = V · n (6) As can be seen from the equation (6), the sensitivity of the sensor can be freely changed by changing the number of turns n of the sensor fiber 12. This makes it easy to measure the current range.
【００４５】また、この光電流測定装置において、温度
に対するセンサの感度ＳTは、旋光の温度依存性（°／
℃）をｄα／ｄＴ、ファイバの捻り回数をｍとすると、
次の式(7)で表される。In this photocurrent measuring device, the sensitivity S T of the sensor to the temperature depends on the temperature dependence of the optical rotation (° /
C) is dα / dT, and the number of twists of the fiber is m,
It is expressed by the following equation (7).
【数５】ＳT＝ｄα／ｄＴ・ｍ … (7)
この式(7)からわかるように、温度に対するセンサの感
度ＳTは、電流に対するセンサの感度ＳIとは何ら関係な
しに、任意の感度を得ることができる。[Equation 5] S T = dα / dT · m (7) As can be seen from the equation (7), the sensitivity S T of the sensor with respect to the temperature is arbitrary regardless of the sensitivity S I of the sensor with respect to the current. The sensitivity of can be obtained.
【００４６】［第３の実施の形態］
［構成］図３は、本発明による光応用測定装置を適用し
た第３の実施の形態として、電圧測定装置の１つの形態
を示す構成図である。この電圧測定装置は、前述した第
１の実施の形態に係る図１の装置において、旋光性を有
するファラデー素子６の代わりに、位相差板２１と旋光
性を有するポッケルス素子２２を配置したものであり、
他の部分は第１の実施の形態と同様に構成されている。
以下には、この装置の構成の詳細について、光源２から
の光が電子回路１０から信号として出力されるまでの流
れに沿って順次説明する。[Third Embodiment] [Configuration] FIG. 3 is a configuration diagram showing one form of a voltage measuring apparatus as a third embodiment to which the optical application measuring apparatus according to the present invention is applied. This voltage measuring device is the same as the device of FIG. 1 according to the first embodiment, except that a phase difference plate 21 and a Pockels element 22 having optical rotatory power are arranged in place of the Faraday element 6 having optical rotatory power. Yes,
The other parts are configured in the same manner as in the first embodiment.
Hereinafter, the details of the configuration of this device will be sequentially described along the flow until the light from the light source 2 is output as a signal from the electronic circuit 10.
【００４７】まず、光源２からの光が、送信ファイバ３
を伝播して結合レンズ４で平行光にされ、偏光子５によ
り直線偏光として出射される点は第１の実施の形態と同
様である。本実施の形態において、偏光子５からの直線
偏光は、位相差板２１を介してセンサとなるポッケルス
素子２２に入射されるようになっている。First, the light from the light source 2 is transmitted through the transmission fiber 3
Is propagated into parallel light by the coupling lens 4 and is emitted as linearly polarized light by the polarizer 5, which is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the linearly polarized light from the polarizer 5 enters the Pockels element 22 serving as a sensor via the retardation plate 21.
【００４８】すなわち、偏光子５からの直線偏光をその
ままポッケルス素子２２に入射して出射偏光状態を測定
することによって電圧を測定した場合には、電圧が正の
時と負の時で同じ信号が出力されてしまうため、位相差
板２１を用いて光学的なバイアスを予め加えておくこと
が、一般的に行われている。位相差板２１から出射した
光は、ポッケルス素子２２に入射され、ポッケルス素子
２２を透過する間に、電圧によって発生する電界に比例
した位相差を受け、ポッケルス素子２２から出射した光
は、ＰＢＳ７に入射されるようになっている。ここで、
センサとなるポッケルス素子２２としては、旋光性を有
し、かつ、旋光の大きさが温度に依存する素子が使用さ
れている。That is, when the voltage is measured by directly inputting the linearly polarized light from the polarizer 5 to the Pockels element 22 and measuring the outgoing polarization state, the same signal is obtained when the voltage is positive and negative. Since it is output, an optical bias is generally applied in advance by using the phase difference plate 21. The light emitted from the phase difference plate 21 is incident on the Pockels element 22, and while passing through the Pockels element 22, a phase difference proportional to the electric field generated by the voltage is received, and the light emitted from the Pockels element 22 is transmitted to the PBS 7. It is supposed to be incident. here,
As the Pockels element 22 serving as a sensor, an element having optical rotatory power and the magnitude of optical rotation depending on temperature is used.
【００４９】なお、ＰＢＳ７によって、直交する２方位
の偏光成分の光強度信号を得て、これらの光強度信号を
２つの検出器８，９でそれぞれ光電変換する点は、第１
の実施の形態と同様であるが、本実施の形態において
は、検出器８，９で得られた２つの信号から、電子回路
１０によって電圧値を演算し、信号を出力するようにな
っている。The first point is that the PBS 7 obtains light intensity signals of polarization components in two orthogonal directions and photoelectrically converts these light intensity signals by the two detectors 8 and 9.
However, in this embodiment, the electronic circuit 10 calculates a voltage value from the two signals obtained by the detectors 8 and 9 and outputs the signal. .
【００５０】この場合、電子回路１０では、次のような
信号処理を行うことにより、温度および電圧を求めるよ
うになっている。２つの検出器８，９で光電変換された
２つの信号は、電圧ゼロのときに出力されているバイア
ス成分と電流による変調成分に分けて考えることができ
る。In this case, the electronic circuit 10 obtains the temperature and the voltage by performing the following signal processing. The two signals photoelectrically converted by the two detectors 8 and 9 can be considered separately as the bias component output when the voltage is zero and the modulation component due to the current.
【００５１】まず、電圧がゼロのときに出力されている
バイアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、Ｋは損失も
含めた入射光強度をＫ、温度による旋光の変化（°）を
Δαとすると、次の式(8)、(9)でそれぞれ表される。First, for the x component Vx and the y component Vy of the bias component output when the voltage is zero, K is the incident light intensity including loss, and K is the change in optical rotation (°) due to temperature, and Δα. Then, they are expressed by the following equations (8) and (9), respectively.
【数６】Ｖｘ＝Ｋ・ｓｉｎ（４５°＋Δα） … (8) Ｖｙ＝Ｋ・ｃｏｓ（４５°＋Δα） … (9)[Equation 6] Vx = K · sin (45 ° + Δα) (8) Vy = K · cos (45 ° + Δα) (9)
【００５２】これらの式(8)、(9)式から、次の式(10)が
得られる。From the equations (8) and (9), the following equation (10) is obtained.
【数７】
この式(10)からわかるように、バイアス成分のｘ成分Ｖ
ｘとｙ成分Ｖｙから温度による旋光の変化Δαを求める
ことができるため、温度とΔαとの関係が既知であれ
ば、温度を求めることができる。[Equation 7] As can be seen from this equation (10), the x component V of the bias component
Since the change Δα in optical rotation due to temperature can be obtained from the x and y components Vy, the temperature can be obtained if the relationship between temperature and Δα is known.
【００５３】また、電圧は、ポッケルス効果によって生
じる位相変化による偏光度の変化を測定することによっ
て求めることができる。The voltage can be obtained by measuring the change in the polarization degree due to the phase change caused by the Pockels effect.
【００５４】［作用効果］以上のように、本実施の形態
においては、旋光性を有するファラデー素子６という同
一のセンサで電圧と温度の両方を測定することができ
る。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性
の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得
られる。[Operation and Effect] As described above, in the present embodiment, both the voltage and the temperature can be measured by the same sensor, which is the Faraday element 6 having optical activity. Therefore, in addition to the simplification of the configuration, cost reduction and improvement in reliability can be expected, the following effects are obtained.
【００５５】すなわち、センサがセンサ素子そのものの
温度を測定していることから、電圧センサ近辺に温度セ
ンサを取り付けた場合に問題となる取付位置での温度差
を考慮する必要がなく、電圧測定時の温度による影響の
補正を高精度に行うことができ、温度測定時の電界によ
る影響の補正についても同様に高精度化が図れる。That is, since the sensor measures the temperature of the sensor element itself, it is not necessary to consider the temperature difference at the mounting position, which is a problem when the temperature sensor is mounted near the voltage sensor. It is possible to highly accurately correct the influence of the temperature, and it is possible to similarly improve the accuracy of the influence of the electric field at the time of temperature measurement.
【００５６】また、電圧測定が不要で、温度測定のみを
必要とする場合であっても、電圧測定装置と同一の機器
構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が
図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリット
が得られる。Further, even if the voltage measurement is not required and only the temperature measurement is required, the temperature measurement device can be realized with the same device configuration as the voltage measurement device, so that the devices can be shared and the cost can be reduced. And the advantage of ensuring the reliability of the equipment can be obtained.
【００５７】［他の実施の形態］なお、本発明は、前述
した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲内で他にも多種多様な形態が実施可能である。例え
ば、第３の実施の形態の変形例として、第２の実施の形
態と同様に、光源２と検出器８，９との間の部分を光フ
ァイバ型の素子で構成することにより、第２の実施の形
態と同様の作用効果を得ることができる。[Other Embodiments] The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other forms can be implemented within the scope of the present invention. For example, as a modified example of the third embodiment, as in the second embodiment, by configuring the portion between the light source 2 and the detectors 8 and 9 with an optical fiber type element, the second embodiment It is possible to obtain the same effect as that of the embodiment.
【００５８】すなわち、センサとなる光学素子として旋
光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性
を補正することができる限り、直線偏光を出射する光
源、センサとなる光学素子、光学素子を出射した光を光
強度信号に変換する変換手段、光強度信号から特定の物
理量を求める処理手段、等の各部の具体的な構成は自由
に選択可能である。That is, an optical element having an optical rotatory power is used as an optical element which serves as a sensor, and as long as the optical rotatory power of this optical element can be corrected, a light source which emits linearly polarized light, an optical element which serves as a sensor, and an optical element. The specific configuration of each unit such as a conversion unit for converting the light emitted from the light into a light intensity signal and a processing unit for obtaining a specific physical quantity from the light intensity signal can be freely selected.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素
子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することによ
り、温度による影響の補正を高精度に実現して電流・電
圧を高精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度
に測定可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測
定装置を提供することができる。As described above, in the present invention, an optical element having an optical rotatory power is used as an optical element serving as a sensor, and the optical rotatory power of this optical element is corrected to correct the influence of temperature. It is possible to provide a small-sized optical application measuring device that is highly accurate and can measure current and voltage with high accuracy, or can measure temperature itself with high accuracy and that is highly accurate and excellent in stability.
【図１】本発明による光応用測定装置を適用した第１の
実施の形態として、電流測定装置の１つの形態を示す構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one form of a current measuring device as a first embodiment to which an optical application measuring device according to the present invention is applied.
【図２】本発明による光応用測定装置を適用した第２の
実施の形態として、電流測定装置の別の形態を示す構成
図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing another form of a current measuring device as a second embodiment to which the optical measurement device according to the present invention is applied.
【図３】本発明による光応用測定装置を適用した第３の
実施の形態として、電圧測定装置の１つの形態を示す構
成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing one form of a voltage measurement device as a third embodiment to which the optical measurement device according to the present invention is applied.
【図４】従来技術による光応用電流測定装置の一例を示
す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of an optical applied current measuring device according to a conventional technique.
Ｃ…導体 １…光源ドライバ ２…光源 ３…送信ファイバ ４…結合レンズ ５…偏光子 ６…ファラデー素子 ７…ＰＢＳ ８，９…検出器 １０…電子回路 １１…第１のファイバ偏光子 １２…センサファイバ １３…偏波面保持カプラ １４…第２のファイバ偏光子 １５…第３のファイバ偏光子 １６，１７…受信ファイバ ２１…位相差板 ２２…ポッケルス素子 ３１…光源 ３２…第１の光ファイバ ３３…第２の光ファイバ ３４…第１のＰＺファイバ ３５…ファイバコイル ３６…第２のＰＺファイバ ３７…検出器 C ... conductor 1 ... Light source driver 2 ... Light source 3 ... Transmission fiber 4 ... Coupling lens 5 ... Polarizer 6 ... Faraday element 7 ... PBS 8, 9 ... Detector 10 ... Electronic circuit 11 ... First fiber polarizer 12 ... Sensor fiber 13 ... Polarization maintaining coupler 14 ... Second fiber polarizer 15 ... Third fiber polarizer 16, 17 ... Receiving fiber 21 ... Retardation plate 22 ... Pockels element 31 ... Light source 32 ... First optical fiber 33 ... Second optical fiber 34 ... First PZ fiber 35 ... Fiber coil 36 ... Second PZ fiber 37 ... Detector
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２
２）[Submission date] March 22, 2002 (2002.3.2)
2)
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００４[Correction target item name] 0004
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００４】一方、光電流測定装置の感度は、温度変動
によって大幅に変動し、例えば、−４０℃〜＋８０℃と
いう広範に変動する温度範囲を有する環境で使用される
極めて精密な光電流測定装置であっても、許容できない
ほど変動することが認識されている。On the other hand, the sensitivity of the photocurrent measuring device fluctuates greatly due to temperature fluctuations, and for example, an extremely precise photocurrent measuring device used in an environment having a wide fluctuating temperature range of -40 ° C to + 80 ° C. Even, it is recognized that it fluctuates unacceptably.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１２[Correction target item name] 0012
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１２】すなわち、図４の光電流測定装置において
は、前述したように、ヴェルデ定数の温度依存性による
センサ感度の変動を補正するために、入力偏光子または
出力偏光子あるいは検知要素の物理的回転、検知コイル
の形状に寄与する見かけの円形複屈折であるいわゆるベ
リー位相（Berry phase）の温度依存性を利用してい
る。この場合、ヴェルデ定数の温度依存性とベリー位相
の温度依存性は、一般的には共に温度に対しほぼ直線的
に変化するのに対して、ベリー位相と光電流測定装置の
感度との関係は非線形である。That is, in the photocurrent measuring device of FIG. 4, as described above, in order to correct the fluctuation of the sensor sensitivity due to the temperature dependence of the Verdet constant, the input polarizer or
Physical rotation of output polarizer or sensing element, sensing coil
The so-called beta, which is the apparent circular birefringence that contributes to the shape of
The temperature dependence of the Berry phase is used. In this case, the temperature dependence of the Verdet constant and the temperature dependence of the Berry phase generally change almost linearly with temperature, while the relationship between the Berry phase and the sensitivity of the photocurrent measuring device is It is non-linear.
Claims (6)
直線偏光を入射してその偏光方位を特定の物理量に比例
して変化させる光学素子と、光学素子を出射した光を２
方位の偏光成分の光強度信号に変換する変換手段と、変
換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号
から前記特定の物理量あるいは前記特定の物理量を生成
させた別の物理量を求める処理手段とを備えた光応用測
定装置において、 前記光学素子は、旋光性を有する光学素子であり、 前記処理手段は、前記光学素子の旋光性を補正するよう
に構成された、ことを特徴とする光応用測定装置。1. A light source for emitting linearly polarized light, an optical element for injecting the linearly polarized light from the light source to change its polarization azimuth in proportion to a specific physical quantity, and 2 for the light emitted from the optical element.
Converting means for converting into a light intensity signal of the polarization component of the azimuth, and processing for obtaining the specific physical quantity or another physical quantity that has generated the specific physical quantity from the light intensity signals of the polarization components of the two directions obtained by the converting means. In the optical application measuring device including means, the optical element is an optical element having optical rotatory power, and the processing means is configured to correct optical rotatory power of the optical element. Optical application measuring device.
大きさが温度に依存する光学素子であり、 前記処理手段は、前記光学素子の旋光の大きさから温度
を求めるように構成された、ことを特徴とする請求項１
記載の光応用測定装置。2. The optical element having optical rotatory power is an optical element in which the magnitude of optical rotation depends on temperature, and the processing means is configured to obtain temperature from the magnitude of optical rotation of the optical element. , 1.
The optical measurement device described.
源からの直線偏光を入射してその偏光方位を磁界に比例
して変化させるファラデー素子であり、 前記処理手段は、前記変換手段によって得られた２方位
の偏光成分の光強度信号から、与えられた磁界の大き
さ、あるいは、その磁界を生成させた電流の大きさを求
めるように構成された、ことを特徴とする請求項２記載
の光応用測定装置。3. The optical element having an optical rotatory power is a Faraday element which receives linearly polarized light from the light source and changes its polarization direction in proportion to a magnetic field, and the processing means is obtained by the conversion means. 3. The structure according to claim 2, wherein the magnitude of a given magnetic field or the magnitude of a current that generated the magnetic field is obtained from the light intensity signals of the polarized components of the two azimuths. Optical application measuring device.
源からの直線偏光を入射してその偏光状態を電界に比例
して変化させるポッケルス素子であり、 前記処理手段は、前記変換手段によって得られた２方位
の偏光成分の光強度信号から、与えられた電界の大き
さ、あるいは、その電界を生成させた電圧を求めるよう
に構成された、ことを特徴とする請求項２記載の光応用
測定装置。4. The optical element having optical rotatory power is a Pockels element which receives linearly polarized light from the light source and changes its polarization state in proportion to an electric field, and the processing means is obtained by the conversion means. 3. The optical application according to claim 2, wherein the magnitude of a given electric field or the voltage that generated the electric field is obtained from the light intensity signals of the polarized components in the two directions. measuring device.
加えた光ファイバであることを特徴とする請求項１〜４
のいずれか１項に記載の光応用測定装置。5. The optical element having optical activity is a twisted optical fiber.
The optical application measuring device according to any one of 1.
リングの施されていない石英ファイバであることを特徴
とする請求項５記載の光応用測定装置。6. The optical application measuring apparatus according to claim 5, wherein the twisted optical fiber is a silica fiber which is not annealed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001203966A JP4467842B2 (en) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Optical applied measuring equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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