JP2004108886A

JP2004108886A - １つの光学的結晶を用いた電気量の測定方法および装置

Info

Publication number: JP2004108886A
Application number: JP2002270354A
Authority: JP
Inventors: Choushou Ri; リ　チョウショウ; Toshihiko Yoshino; 芳野　俊彦; Hidenobu Koide; 小出　英延
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】簡単かつ安価に、しかも絶縁性良く電流，電圧または電力を測定し得るようにする。
【解決手段】ファラデー効果とポッケルス効果の両方を示す光学素子１を用いて、これに被測定電流に応じた磁界，被測定電圧に応じた電界を印加し、その結果素子１から出射される変調光を無偏光ビームスプリッタ８で２方向に分割し、一方の光ビームは０°方位偏光子７２およびフォトダイオード１０１を経て、他方の光ビームは１／４波長板９，０°方位偏光子７３およびフォトダイオード１０２を経てそれぞれ取り出すと、前者のフォトダイオード１０１の出力は電流量に、また、後者のフォトダイオード１０２の出力は電圧量に比例したものとなる。検出素子１が１つだけで済むため、構成が簡単で低コストとなる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２（ＢＧＯ）結晶のように、ファラデー効果とポッケルス効果の両方を示す１つの光学的結晶を用いた電流，電圧または電力などの電気量の測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的電流および電圧センサは、伝統的な電流および電圧変換器に比べて、小型，電気的な絶縁，電磁ノイズの影響を受けないという多くの利点をもつことから、急速に発展してきた。特に、電流および電圧の同時測定のための光学式ファイバセンサが提案されており、その１つとして電流については磁歪効果、電圧に対してはピエゾ電気効果を有する低複屈折（Ｌｏ−Ｂｉ）ファイバを用いるもの、同じく低複屈折ファイバを検出素子として用い、電流に対してはファラデー効果、電圧についてはカー効果を利用するもの等がある（例えば、非特許文献１参照）。また、ポッケルス結晶およびファラデー素子を含むＳａｇｎａｃ干渉計を用いて、電界および磁界の同時測定も行なわれている（例えば、非特許文献２参照）。さらには、Ｂｉ_１２ＳｉＯ_２０（ＢＳＯ）結晶を使用し、電流および電圧の同時測定方法の理論的な提案がなされたが、実験までには至らなかった例もある（例えば、非特許文献３参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
ゼット．ウォング，ワイ．リアオ，エス．ライ，エイチ．ザオ　アンド　エックス．チェン，“ア　ノベル　メソッド　フォア　サイマルテニアス　メジャメント　オブ　カレント　アンド　ボルテージ　ユージング　ワン　ロウ−バイリフリンジェンス　ファイバ”，オプティクス　アンド　レーザ　テクノロジー３０，２５７−２６２，１９９８（Ｚ．Ｗａｎｇ，Ｙ．Ｌｉａｏ，Ｓ．Ｌａｉ，Ｈ．Ｚｈａｏ　ａｎｄ　Ｘ．Ｃｈｅｎ，“Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｕｓｉｎｇ　ｏｎｅ　ｌｏｗ−ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ　ｆｉｂｅｒ”，Ｏｐｔｉｃｓ　＆　Ｌａｓｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ３０，２５７−２６２，１９９８）
【非特許文献２】
アール．ティ．ディーイー　カルバルオ　アンド　ジェイ．ブレイク，“サイマルテニアス　メジャメント　オブ　エレクトリック　アンド　マグネティック　フィールズ　ユージング　ア　サニャック　インターファラミター”，イン　テンス　インターナショナル　カンファレンス　オン　オプティカル　ファイバー　センサーズ，ビー．カルショウ　アンド　ジェイ．ディー．ジョーンズ，イーディーエス．，ピーアールオーシー．エスピーアイイー２３６０，４１１−４１４，１９９４（Ｒ．Ｔ．ｄｅ　Ｃａｒｖａｒｌｈｏ　ａｎｄ　Ｊ．Ｂｌａｋｅ，“Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｎｄ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｉｅｌｄｓ　ｕｓｉｎｇ　ａ　Ｓａｇｎａｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ”，ｉｎ　Ｔｅｎｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　ＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒｓ，Ｂ．Ｃｕｌｓｈａｗ　ａｎｄ　Ｊ．Ｄ．Ｊｏｎｅｓ　，ｅｄｓ．，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ２３６０，４１１−４１４，１９９４）
【非特許文献３】
シー．リー　アンド　エックス．クイ，“カプルド−ウエイブ　アナリシス　オン　ジ　エレクトロ−オプティック　アンド　マグネト−オプティック　インタラクション　イン　ビーエスオー　クリスタル　アンド　イッツ　アプリケーション　ツー　センサーズ”，アクタ　フォトニカ　シニカ２７，１２２−１２６，１９９８（Ｃ．Ｌｉ　ａｎｄ　Ｘ．Ｃｕｉ，“Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｗａｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ　ａｎｄ　ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ＢＳＯ　ｃｒｙｓｔａｌ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓｅｎｓｏｒｓ”，　Ａｃｔａ　Ｐｏｔｏｎｉｃａ　ｓｉｎｉｃａ２７，１２２−１２６，１９９８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ポッケルス効果およびファラデー効果の双方を呈するＢｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２結晶は、電気光学効果の温度依存性が少なく高抵抗で、光学活性，線形な自然複屈折，焦電効果がない等、電磁気測定に当たって多くの利点があり、これまでも、光学的電圧センサまたは電界センサに用いて成功を収めてきた。しかしながら、１つの光学的結晶を用いて電流および電圧の同時測定をするものについての実用的な提案は殆どないのが現状である。
したがって、この発明の課題は、１つの光学的結晶を用いた簡単な構成で電流および電圧の同時測定、さらには電力の測定をも可能とすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、ファラデー効果とポッケルス効果の両方を示す１つの光学的結晶に光を入射するとともに、被測定電流に応じた磁界および被測定電圧に応じた電界を同時に印加し、その結果得られる変調光を２つの経路に分岐し、その１つを偏光軸を基準軸に一致させた第１の偏光子を通過せしめたのち電気信号に変換して電流量を、他の１つは１／４波長板を介し偏光軸を基準軸に一致させた第２の偏光子を通過せしめたのち電気信号に変換して電圧量を同時に得ることを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記電流量と電圧量とを乗算して電力量を得ることができ（請求項２の発明）、請求項１または２の発明においては、前記光学的結晶を４バー３ｍ結晶構造を持つものとすることができる（請求項３の発明）。
【０００６】
請求項４の発明では、ファラデー効果とポッケルス効果の両方を示し被測定電流に応じた磁界および被測定電圧に応じた電界を同時に印加される１つの光学的結晶と、この結晶に光を入射して得られる変調光を２つの経路に分岐するビームスプリッタと、分岐された変調光の一方を偏光する第１の０°方位偏光子と、分岐された変調光の他方を１／４波長板を介した後偏光する第２の０°方位偏光子とを備え、前記第１の０°方位偏光子の出力を電気信号に変換して電流量を、前記第２の０°方位偏光子の出力を電気信号に変換して電圧量を同時に得ることを特徴とする。
この請求項４の発明においては、前記電流量と電圧量とを乗算する乗算器を設け、この乗算器出力から電力量を得ることができ（請求項５の発明）、請求項４または５の発明においては、前記光学的結晶を４バー３ｍ結晶構造を持つものとすることができる（請求項６の発明）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、図３から説明する。
図３に、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２（ＢＧＯ）結晶の結晶学的方位，寸法を示す。ｌ，ｗ，ｈはそれぞれ結晶の長さ，幅，高さである。ここでは、［１１０］方向に沿う横型電気−光変調、および［１１０］（これは［１１０］に対しｘ軸成分のみが１８０°回転していることをアンダーラインを付して示し、以下、同様とする）方向に沿う縦型磁気−光変調を利用する。（ｘｙｚ）座標は安定な誘電性軸である。電界誘起の直線的複屈折の主軸は、［１１√２］，［１１√２］および［１１０］に沿う方向で、新座標系（ｘ’ｙ’ｚ’　）を形成する。結晶に対し電界Ｅと磁界Ｈを同時に印加すると、結晶にはポッケルス効果とファラデー効果に従って直線および円状の複屈折が生じる。電気光学的位相遅延Γと磁気光学的なファラデー回転角Φが、［１１０］方向に沿う偏光に対して同時にもたらされる。
【０００８】
結晶におけるこの種の光学的伝達特性は、ΓとΦの関数であるジョーンズ行列で説明できる。なお、ジョーンズ行列に関しては、Ｗ．Ｊ．Ｔａｂｏｒ等が、ファラデー回転と複屈折の双方の機能を持つ、イッテルビウムオルソフェライトのような物質を通過する電磁気的伝搬について、理論的な解析および実験的な考察をしている。また、Ｓ．Ｈｕａｒｄは自著で、ジョーンズ行列に関し一様な直線および円状の複屈折媒体の光学的伝達特性について述べている。さらに、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２結晶と同じように、ファラデー効果とポッケルス効果を示すＢｉ_１２ＳｉＯ_２０結晶についても、同様の理論的研究がなされて来た。
【０００９】
以上のような経緯から、図３のようなデカルト座標系（ｘ’ｙ’ｚ’　）のｚ’軸を伝搬する偏光について、ＢＧＯ結晶のジョーンズ行列は次の数１の（１）式で表わされる。
【数１】

【００１０】
ここに、Θは次の（２）式で表わされ、磁界および電界によって生じた位相遅延を示す。
Θ＝√［（Γ／２）^２＋Φ^２］　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
直線偏光がｘ’軸に対して結晶に４５°で入射したとすると、正規化されたジョーンズベクトルは次の数２の（３）式となる。Ｉ_ｉは光強度を示す。
【数２】

【００１１】
そうすると、ＢＧＯ結晶から出る光のジョーンズベクトルは、数３の（４）式となる。
【数３】

【００１２】
したがって、結晶から出る光強度のｘ，ｙ偏光成分はそれぞれ、次の（５）式で表わされる。
Ｉ_ｏｘ＝｜Ｊ_ｏｘ｜^２＝（１−Φ（ｓｉｎ２Θ）／Θ）Ｉ_ｉ／２
Ｉ_ｏｙ＝｜Ｊ_ｏｙ｜^２＝（１＋Φ（ｓｉｎ２Θ）／Θ）Ｉ_ｉ／２　　　　（５）
Θが小さいと、ｓｉｎ２Θ≒２Θであり、（５）式は近似的に次の（６）式となる。
【００１３】
Ｉ_ｏｘ≒（１−２Φ）Ｉ_ｉ／２＝（１−２ｋ_１ｉ（ｔ））Ｉ_ｉ／２
Ｉ_ｏｙ≒（１＋２Φ）Ｉ_ｉ／２＝（１＋２ｋ_１ｉ（ｔ））Ｉ_ｉ／２　　　（６）
ｉ（ｔ）は電流測定値で、結晶に与えられる磁界を生成するために空心コイル（単に巻線を巻いただけのもの）を使用するものとするとΦ＝ｋ_１ｉ（ｔ）であり、ｋ_１＝μ_０Ｖｎｌで定数、μ_０は自由空間の透磁率、ＶはＢＧＯ結晶のベルデ定数、ｎは空隙コイルの単位長当たりの巻数、ｌは結晶の長さである。
（６）式によれば、測定すべきｉ（ｔ）はＩ_ｏｘまたはＩ_ｏｙのいずれかのａｃ（交流）成分から、測定できる。
【００１４】
電圧を測定するため、発せられた光の左回りまたは右回りの円偏光成分を考える。円偏光についてのジョーンズベクトルは、直線偏光に関するジョーンズベクトルから、次の数４の（７）式により計算できる。
【数４】

【００１５】
対応する光強度は、それぞれ次の（８）式となる。
Ｉ_ｏｌ＝｜Ｊ_ｏｌ｜^２＝（１＋Γ（ｓｉｎ２Θ）／２Θ）Ｉ_ｉ／２
Ｉ_ｏｒ＝｜Ｊ_ｏｒ｜^２＝（１−Γ（ｓｉｎ２Θ）／２Θ）Ｉ_ｉ／２　　（８）
Θが小さいと、ｓｉｎ２Θ≒２Θで、（８）式は次の（９）式のようになる。
Ｉ_ｏｌ≒（１＋Γ）１_ｉ／２＝（１＋ｋ_２ｕ（ｔ））Ｉ_ｉ／２
Ｉ_ｏｒ≒（１−Γ）１_ｉ／２＝（１−ｋ_２ｕ（ｔ））Ｉ_ｉ／２　　　（９）
【００１６】
このとき、Γ＝ｋ_２ｕ（ｔ）であり、ｕ（ｔ）は測定電圧値である。また、ｋ_２はｋ_２＝（２πｎ_０ ^３ｒ_４ｌｌ）／（λ_０ｈ）で示される定数であり、λ_０は自由空間における光の波長、ｎ_０はＢＧＯ結晶の屈折率、ｒ_４ｌはポッケルス定数、ｈは結晶の高さ（厚み）である。（９）式は、出てくる光の左回りまたは右回りの円偏光成分から、電圧を測定することを可能にする。
このように、ｓｉｎ２Θ≒２Θが満足される限り、ＢＧＯ結晶から発せられた光の直線偏光および円偏光成分をともに検出することで、電流と電圧を同時に測定することができる。
【００１７】
以上のような原理に基づき、電流と電圧の同時測定のために、図１のような具体的な光ファイバ検出システムを設計し、組みたてた。ここに、光源は波長λ_０＝６３５ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）４である。単一モードファイバ（ＳＭＦ）５１およびコリメートレンズ６１を通過した後、光ビームは４５°に向けられたプリズム偏光子（Ｐ）７１、およびコイル２に挿入されたＢＧＯ結晶１に送り込まれる。結晶は２つの（１１０）面に例えばメッキされた金電極３を持ち、２つの（１１０）面は磨かれ、寸法は、ｌ＝４０ｍｍ，ｗ＝４ｍｍ，ｈ＝２ｍｍである。印加された電圧および電流が、結晶に沿って伝搬する光を同時に変調する。
【００１８】
電流と電圧を同時に測定するため、ＢＧＯ結晶１から出た光を立体の無偏光ビームスプリッタ（ＮＰＢＳ）８により、２つの同じ光ビームに分割する。直線偏光成分に含まれる測定電流信号は０°方位偏光子（偏光軸が基準軸と一致するように配置された偏光子：Ｐ１）７２により一方の光ビームから得られる一方、円偏光成分に含まれる測定電圧信号は、４５°に向けられた１／４波長板（ＱＷ）９および０°方位偏光子（Ｐ２）７３により他方の光ビームから得られる。最後に、２つのレンズ６２，６３およびプラスティックの光ファイバ（ＰＯＦ）５２，５３を通過し、２つの検出信号がフォトダイオード（ＰＤ）１０１，１０２によってそれぞれ検出される。測定量は負荷電流，電圧およびインピーダンスＺ_Ｌの電力であり、これらは電力計（Ｗ）によって調整され、表示される。
【００１９】
図２に信号処理回路の概略図を示す。高域（ＨＰ）フィルター１２１〜１２３と増幅器１１１〜１１５等を用いて測定され、交流電流，電圧信号はそれぞれ次の（１０），（１１）式から得られる。
ｕ_０１＝ｒ_ａＡ_１ｋ_１Ｉ_ｉｉ（ｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　（１０）
ｕ_０２＝０．５ｒ_ｂＡ_２ｋ_２Ｉ_ｉｕ（ｔ）　　　　　　　　　　　　　（１１）
ここに、ｒ_ａ，ｒ_ｂはフォトダイオード（Ｓｉ−ＰＩＮタイプ）の応答度、Ａ_１，Ａ_２は増幅定数である。
【００２０】
また、電力を同時に測定するため、ここでは図２のように、ｕ_０１，ｕ_０２の積を求める電子式アナログ乗算器１３１を用いている。その出力電圧ｕ_０３は、次の（１２）式で表わされる。なお、ｕ_０１，ｕ_０２をデジタル値に変換すれば、乗算器１３１をデジタル式にすることもできる。
ｕ_０３＝Ａ_３ｕ_０１ｕ_０２＝ｋ_３ｕ（ｔ）ｉ（ｔ）　　　　　　　　　（１２）
Ａ_３は増幅定数、ｋ_３はｋ_３＝０．５Ａ_１Ａ_２Ａ_３ｒ_ａｒ_ｂｋ_１ｋ_２Ｉ_ｉ ^２で、入射光強度に依存する定数である。したがって、瞬時電力信号、すなわち、ｐ（ｔ）＝ｕ（ｔ）ｉ（ｔ）はｕ_０３から得られ、ｋ_３は電力測定感度を示すことになる。
【００２１】
測定すべき交流電圧および電流が次の（１３）式で示されるとすると、
ｕ（ｔ）＝√２Ｕｓｉｎωｔ
ｉ（ｔ）＝√２Ｉｓｉｎ（ωｔ−φ）　　　　　　　　　　　　（１３）
ＵおよびＩはそれぞれ電圧，電流の実効値（または二乗平均）を示し、ωは角周波数、φはｕ（ｔ）とｉ（ｔ）の位相差を示す。そこで、（１２）式を書きかえると次の（１４）式となる。

ここに、Ｐ＝ＵＩｃｏｓφは有効電力値を、Ｓ＝ＵＩは皮相電力値を表わす。
（１４）式によれば、ＰおよびＳはそれぞれｕ_０３の直流および交流成分、すなわち図２に示す低域（ローパス：ＬＰ）フィルター１４１の出力Ｕ_０５および高域フィルター１２３の出力ｕ_０４から得ることができる。
【００２２】
図１，図２の構成において、まず、ＢＧＯ結晶に対し、１ＫＨｚの方形パルス電圧と、５０Ｈｚの正弦波電流を同時に印加して、図示されないオシロスコープでｕ_０１とｕ_０２の波形を観測した。０〜１０Ａで０〜２５０Ｖにおいて、ｕ_０１波形はパルス電圧とは無関係に正弦波電流信号のみである一方、ｕ_０２波形は正弦波電流とは無関係にパルス電圧信号のみである。このことは、電流と電圧の同時測定が互いに独立に実施できることを示している。
【００２３】
図１で、５０Ｈｚの電流，電圧，負荷ＺＬの電力を測定した。容量性負荷Ｚ_Ｌ＝（１１．７６−ｊ２０．３６）Ωとしたときの、観測された代表的なｕ_０１，ｕ_０２およびｕ_０３のオシロスコープ軌跡を図４に示す。ｕ_０３はｕ_０１とｕ_０２の積であり、ｕ_０２はｕ_０１より約３．３ｍｓ遅れで、これは約５９．４°の位相差φに相当する。実効値（ＲＭＳ）電圧Ｕ_０１，Ｕ_０２の実験データをそれぞれ負荷電流，負荷電圧の関数とし、その最適直線とともに図５，図６に示す。測定し得る最小値は電流で０．０５Ａ，電圧で１Ｖであり、静的感度は電流測定では９９ｍＶ／Ａ、電圧測定では４．６ｍＶ／Ｖである。電流電圧とも直線的な応答が得られている。
【００２４】
上記と同じ負荷の皮相電力，有効電力も同時に測定した。Ｐ＝３００Ｗにおけるｕ_０４とＵ_０５の典型的な波形を図７に示すが、同図のＵ_０４ｍはｕ_０４の振幅値である。出力電圧Ｕ_０５，Ｕ_０４ｍの実験データを、図８，図９にそれぞれＰおよびＳの関数として示す。その結果、良好な直線応答性があることがわかる。
上記実験結果の応答特性は、力率ｐｆ（＝ｃｏｓφ）が１から０．１の間で不変であり、電力測定の通常の要求を満たすに十分な値である。
【００２５】
なお、光学素子としては上述のＢｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２結晶に限らず、一般に次の数５のように記述される“４バー３ｍ”と呼ばれる結晶構造を持つ光学素子を用いることができ、これはＢＳＯ素子についても同様である。
【数５】

【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、検知用の光学素子を１つとしたので、著しく簡単な構成でしかも高絶縁の電圧，電流の同時測定が可能となるだけでなく、電力の測定も併せて可能となる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に対応する信号処理回路を示すブロック図である。
【図３】この発明で用いられる光学的結晶とその原理を説明する説明図である。
【図４】オシロスコープで観測されたｕ_０１，ｕ_０２，ｕ_０３の波形図である。
【図５】負荷電流に対する実効値電圧Ｕ_０１の関係説明図である。
【図６】負荷電圧に対する実効値電圧Ｕ_０２の関係説明図である。
【図７】オシロスコープで観測される皮相電圧ｕ_０４と有効電力Ｕ_０５の波形図である。
【図８】有効電力に対する出力電力Ｕ_０５の関係説明図である。
【図９】皮相電力に対する出力電圧Ｕ_０４ｍの関係説明図である。
【符号の説明】
１…光学的結晶、２…コイル、３…電極、４…レーザダイオード（ＬＤ）、５１〜５３…光ファイバ、６１〜６３…レンズ、７１〜７３…偏光子、８…無偏光ビームスプリッタ、９…１／４波長板、１０１，１０２…フォトダイオード、１１１〜１１５…増幅器、１２１〜１２３…高域（ハイパス：ＨＰ）フィルター、１３１…乗算器、１４１…低域（ローパス：ＬＰ）フィルター。

Claims

ファラデー効果とポッケルス効果の両方を示す１つの光学的結晶に光を入射するとともに、被測定電流に応じた磁界および被測定電圧に応じた電界を同時に印加し、その結果得られる変調光を２つの経路に分岐し、その１つを偏光軸を基準軸に一致させた第１の偏光子を通過せしめたのち電気信号に変換して電流量を、他の１つは１／４波長板を介し偏光軸を基準軸に一致させた第２の偏光子を通過せしめたのち電気信号に変換して電圧量を同時に得ることを特徴とする１つの光学的結晶を用いた電気量の測定方法。
前記電流量と電圧量とを乗算して電力量を得ることを特徴とする請求項１に記載の１つの光学的結晶を用いた電気量の測定方法。
前記光学的結晶は４バー３ｍ結晶構造を持つことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の１つの光学的結晶を用いた電気量の測定方法。
ファラデー効果とポッケルス効果の両方を示し被測定電流に応じた磁界および被測定電圧に応じた電界を同時に印加される１つの光学的結晶と、この結晶に光を入射して得られる変調光を２つの経路に分岐するビームスプリッタと、分岐された変調光の一方を偏光する第１の０°方位偏光子と、分岐された変調光の他方を１／４波長板を介した後偏光する第２の０°方位偏光子とを備え、前記第１の０°方位偏光子の出力を電気信号に変換して電流量を、前記第２の０°方位偏光子の出力を電気信号に変換して電圧量を同時に得ることを特徴とする１つの光学的結晶を用いた電気量の測定装置。
前記電流量と電圧量とを乗算する乗算器を設け、この乗算器出力から電力量を得ることを特徴とする請求項４に記載の１つの光学的結晶を用いた電気量の測定装置。
前記光学的結晶は４バー３ｍ結晶構造を持つことを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の１つの光学的結晶を用いた電気量の測定装置。