JP2005121569A - 電界センシング光伝送装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】 伝送光ファイバの入射光パワーの許容量を上げることにより長距離光伝送を可能とした電界センシング光伝送装置を提供すること。
【解決手段】 発振波長の異なる二つの直線偏光を出射する二つの光源６ａおよび６ｂと、電界から検出された一つの交流電圧に応じて、その二つの直線偏光をそれぞれ変調して二つの変調光を生成する二つの光変調器７ａおよび７ｂと、二つの変調光を互いに直交する直線偏光として合成する偏光合成器８と、変調光を伝送するシングルモード光ファイバ１３と、伝送された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器５とを備える電界センシング光伝送装置である。また二つ直線偏光の波長差は周波数表示で１．５ＧＨｚ以上であり、また一つの交流電圧は二つのＬｉＮｂＯ３光変調器７ａおよび７ｂに同期して印加される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光変調器を利用して電界を検出あるいは測定するセンシング装置に係り、特に、放送用、通信用などの電波の中継装置、あるいはＥＭＣ分野での電界測定装置に用いて好適な干渉型光導波路を有する光変調器を備えた電界センシング光伝送装置に関する。
従来の分岐干渉型光導波路を有する光変調器を備えた電界センシング光伝送装置を図３に示す。１は電気信号発生器であり、アンテナによって検出した電界を電気信号として出力する。また、２はＬｉＮｂＯ３光変調器、３は偏光保存光ファイバ、１３はシングルモード光ファイバ、４は光源、５はＯ／Ｅ変換器である。
この構成により、印加電気信号を光信号に変換した後、伝送して、再び電気信号に変換する装置は、電波の中継装置や電界のセンシング装置として使用されている。
他に、光源と光変調器が離れて設置されるときに、シングルモード光ファイバを利用して無変調光を伝送して、さらに変調光をシングルモード光ファイバによって伝送する電界センサの例が特許文献１に開示されている。
特開平９−１５９７０７号公報
上記のような電界センシング光伝送装置を用い、長距離光伝送する場合、光ファイバの非線形効果により、伝送光ファイバヘの光入力パワーが制限される。しかしながら、電界センシング光伝送装置の性能はＯ／Ｅ変換器の受光電力、すなわち伝送光ファイバからの光出力パワー、ひいては伝送光ファイバの光許容入力パワーにより左右される。
そこで、本発明は、伝送光ファイバの入射光パワーの許容量を上げることにより長距離光伝送を可能とした電界センシング光伝送装置を提供することを目的とする。
本発明の電界センシング光伝送装置においては、変調光を偏光により合成し、光のエネルギーを二つの独立な光波に分散させることにより、ほぼ二倍の強度の光伝送を可能とし、長距離光伝送を行う。
すなわち、本発明の電界センシング光伝送装置は、発振波長の異なる二つの直線偏光を出射する光源と、電界から検出された一つの交流電圧に応じて前記二つの直線偏光をそれぞれ変調して二つの変調光を生成する二つの光変調器と、前記二つの変調光を互いに直交する直線偏光として合成する偏光合成器と、前記変調光を伝送する光ファイバと、伝送された前記変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とを備えることを特徴とする。
また、前記直線偏光を出射する光源の波長差は周波数表示で１．５ＧＨｚ以上であるとよい。
そして、前記一つの交流電圧は前記二つの光変調器に同期して印加されるとよい。
本発明によれば、伝送光ファイバの非線形性に起因する許容光入力の上限をほぼ二倍にして、長距離伝送可能でかつ信頼性の高い電界センシング光伝送装置を提供することができる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の電界センシング光伝送装置の構成を示す図である。６ａは第１の光源（波長１５３０ｎｍ）、６ｂは第２の光源（波長１５３１ｎｍ）、７ａは第１のＬｉＮｂＯ３光変調器、７ｂは第２のＬｉＮｂＯ３光変調器、８は偏光合成器、９は偏光保存光ファイバ、５はＯ／Ｅ変換器、１は電気信号発生器、１２は同軸ケーブル、１３はシングルモード光ファイバである。なお電気信号発生器１はＬｉＮｂＯ３光変調器７ａおよび７ｂに同期して一つの交流電圧を印加する手段であり、電界を検出するアンテナもこれに含まれる。
このシステムの動作に関し説明する。第１の光源６ａおよび第２の光源６ｂで発生した直線偏光は、偏光保存光ファイバ９によって、それぞれ、第１のＬｉＮｂＯ３光変調器７ａおよび第２のＬｉＮｂＯ３光変調器７ｂに入射され、電気信号発生器１により、それぞれ同一信号で、同期されて光変調される。変調された各々の光は偏光保存光ファイバ９を介し、偏光合成器８により互いの偏光軸が直交するように合成される。その後、偏光合成器８の光出力は、シングルモード光ファイバ１３により伝送されて、Ｏ／Ｅ変換器５により元の電気信号に変換される。このシステムにより光伝送による離れた場所への伝送が可能となる。
本発明の電界センシング光伝送装置における光ファイバの入出力特性を図２に示し、同図に基づいて本発明の効果を説明する。図２において、横軸にはシングルモード光ファイバへの光入力パワーが、縦軸にはシングルモード光ファイバの透過光パワーが目盛られている。図３に示した従来例の場合と比較して、本発明においては、ほぼ二倍の光パワーが伝送できる。すなわち、本発明の電界センシング光伝送装置においては、光のエネルギーを二の独立な光波に分散させることにより、ほぼ二倍の強度の光伝送を可能とし、その結果、長距離光伝送が実現できる。加えて、光源、光変調器が各々対となり、信頼性の向上も図れる。
本実施の形態において二波の波長差は１ｎｍとしたが、その波長差は周波数にして１.５ＧＨｚ以上が必要である。それ未満では、２つの波長によるビートが、シングルモード光ファイバによる伝送後に、信号伝送帯域内に発生するからである。
他方、その波長差が３００ＧＨｚを越えると、２つの光変調器における変調特性の差が大きくなるので、複雑な光変調器が必要となり、好ましくない。
本発明の電界センシング光伝送装置の構成を示す図。 本発明の電界センシング光伝送装置における光ファイバの入出力特性を示す図。 従来例の電界センシング光伝送装置の構成を示す図。
符号の説明
１ 電気信号発生器
２，７ａ，７ｂ ＬｉＮｂＯ３光変調器
３，９ 偏光保存光ファイバ
４，６ａ，６ｂ 光源
５ Ｏ／Ｅ変換器
８ 偏光合成器
１２ 同軸ケーブル
１３ シングルモード光ファイバ

Claims (3)

  1. 発振波長の異なる二つの直線偏光を出射する光源と、電界から検出された一つの交流電圧に応じて前記二つの直線偏光をそれぞれ変調して二つの変調光を生成する二つの光変調器と、前記二つの変調光を互いに直交する直線偏光として合成する偏光合成器と、前記変調光を伝送する光ファイバと、伝送された前記変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とを備えることを特徴とする電界センシング光伝送装置。
  2. 前記直線偏光を出射する光源の波長差は周波数表示で１．５ＧＨｚ以上であることを特徴とする請求項１記載の電界センシング光伝送装置。
  3. 前記一つの交流電圧は前記二つの光変調器に同期して印加されることを特徴とする請求項１または２記載の電界センシング光伝送装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015001458A (ja) * 2013-06-17 2015-01-05 株式会社日立製作所 近傍電界計測用プローブ及びこれを用いた近傍電界計測システム

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