JP2005292045A

JP2005292045A - 光学センサおよび光学センサの組立方法

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Publication number: JP2005292045A
Application number: JP2004110281A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Toko; 浩芳都甲; Tadao Nagatsuma; 忠夫永妻
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: JP4455126B2

Abstract

【課題】最大感度を得る状態に簡便かつ正確に位置決めする。
【解決手段】相対する面のそれぞれに誘電体反射膜３６と誘電体反射防止膜３５とが形成された光学結晶３４、コリメータレンズ３３および偏波保持ファイバ３１を偏波保持ファイバ３１の光軸に沿って接続し、コリメータレンズ３３の屈折率をｎ_Ｌ、コリメータレンズ３３と光学結晶３４との間に満たされる媒質の屈折率をｎ_０、光学結晶３４の屈折率をｎ_Ｃ、コリメータレンズ３３の接続面の角度をφ_Ｌ、光学結晶３４の接続面の角度をφ_Ｃとしたとき、光学結晶３４とコリメータレンズ３３とが接する面が光学結晶３４の任意の結晶軸に対して次式
φ_Ｌ＋sin^−１{(ｎ_Ｌ／ｎ_０)cosφ_Ｌ}＝φ_Ｃ＋sin^−１{(ｎ_Ｃ／ｎ_０)cosφ_Ｃ}
の条件を満たすようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は交流電界や交流磁界などの物理量が印加されている電気光学結晶、磁気光学結晶、圧光学（光弾性）結晶などの光学結晶に光を入射させ、光学結晶から出射された光を検出することにより交流電界、交流磁界、音圧などに相当する信号を得る計測システムなどに用いられる光学センサおよび光学センサの組立方法に関するものである。

図７は従来の光学センサすなわち交流電界を検出する電気光学結晶を用いた電界センサを有する電界計測システムを示す図である。図に示すように、信号処理部１の光源２を出射した光ビーム３は、偏光ビームスプリッタ（Polarizing-beam splitter；ＰＢＳ）４、ファラデー回転子（Faraday rotator；ＦＲ）５、１／２波長板（Half-wave plate；ＨＷＰ）６、偏光ビームスプリッタ７、１／４波長板（Quarter-wave plate；ＱＷＰ）８、１／２波長板９、レンズ１０を透過した後、光ファイバ１１によってセンサヘッド１２に伝搬される。センサヘッド１２で空間に出射した光ビーム３はレンズ１３でコリメートされ、電気光学（E1ectro-optic；ＥＯ）結晶１４に入射する。電気光学結晶１４に入射した光ビーム３は電気光学結晶１４の端面に形成された誘電体鏡１５で反射され、電気光学結晶１４内を逆行する。

一方で、被測定電界は誘電体鏡１５を通して電気光学結晶１４内に進入することが可能である。電気光学結晶１４に電界が印加されると、電気光学結晶１４の複屈折率が変化するため、電気光学結晶１４内を伝播する光は偏光変調を受ける。偏光変調された光ビーム３は再び光ファイバ１１に入射し、信号処理部１の偏光検出系に伝搬され、強度変調光に変換された後に、光検出器（Photodetector；ＰＤ）１６、１７で検出され、光検出器１６、１７の出力電気信号を差動増幅器１８、電気信号測定器１９で処理することにより、被測定電界を検出する。

特開２０００−１７１４８７号公報特開２００１−５０９０８号公報特開２００３−１４８０１号公報

しかし、このような光学センサにおいては、電気光学結晶１４を用いた電界計測において最大の感度を得るために、光ファイバ１１から出射される光の振動面を電気光学結晶１４の感度を有する結晶軸に対して正確な角度で入射しなければならない。自然複屈折を有するＫＤＰ型結晶などの異方性結晶を電気光学結晶１４として用いる場合、電気光学結晶１４により偏光変化された戻り光を監視しながら電気光学結晶１４もしくは光ファイバ１１を回転させて最大感度の得られる状態に位置決めすることが可能である。しかし、閃亜鉛鉱型結晶などの等方性結晶は白然複屈折を有していないため、上記方法を取ることはできない。また、等方性結晶を電気光学結晶１４として用いる場合は、電気光学結晶１４に電界を印加して複屈折を生じさせ、偏光変調された戻り光を監視しながら電気光学結晶１４もしくは光ファイバ１１を回転させて最大感度の得られる状態に位置決めするが、この方法は電界を印加するための機構や偏光信号を出力するシステムが必要となり、組立装置が複雑かつ高価になるという問題があった。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、最大感度を得る状態に簡便かつ正確に位置決めすることができる光学センサおよび光学センサの組立方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明においては、相対する面のそれぞれに誘電体反射膜と誘電体反射防止膜とが形成された光学結晶、レンズおよび偏波保持ファイバを有する光学センサにおいて、上記光学結晶、上記レンズ、上記偏波保持ファイバを上記偏波保持ファイバの光軸に沿って接続し、上記レンズの屈折率をｎ_Ｌ、上記レンズと上記光学結晶との間に満たされる媒質の屈折率をｎ_０、上記光学結晶の屈折率をｎ_Ｃ、上記レンズの接続面の角度をφ_Ｌ、上記光学結晶の接続面の角度をφ_Ｃとしたとき、上記光学結晶と上記レンズとが接する面が上記光学結晶の任意の結晶軸に対して次式
φ_Ｌ＋sin^−１{(ｎ_Ｌ／ｎ_０)cosφ_Ｌ}＝φ_Ｃ＋sin^−１{(ｎ_Ｃ／ｎ_０)cosφ_Ｃ}
の条件を満たすようにする。

また、相対する面のそれぞれに誘電体反射膜と誘電体反射防止膜とが形成された光学結晶、ガラス柱、レンズおよび偏波保持ファイバを有する光学センサにおいて、上記光学結晶、ガラス柱、上記レンズ、上記偏波保持ファイバが上記偏波保持ファイバの光軸に沿って接続され、上記ガラス柱の屈折率をｎ_Ｇ、上記ガラス柱と上記光学結晶との間に満たされる媒質の屈折率をｎ_０、上記光学結晶の屈折率をｎ_Ｃ、上記ガラス柱の接続面の角度をφ_Ｇ、上記光学結晶の接続面の角度をφ_Ｃとしたとき、上記光学結晶と上記ガラス柱とが接する面が上記光学結晶の任意の結晶軸に対して次式
φ_Ｇ＋sin^−１{(ｎ_Ｇ／ｎ_０)cosφ_Ｇ}＝φ_Ｃ＋sin^−１{(ｎ_Ｃ／ｎ_０)cosφ_Ｃ}
の条件を満たすようにする。

また、上記の光学センサを組み立てる光学センサの組立方法において、上記レンズと上記偏波保持ファイバとを光軸が一致するように固定した後、上記光学結晶と上記レンズとを光軸に沿って配置し、光源から上記偏波保持ファイバに直線偏光を入射し、上記レンズを透過させた後、上記光学結晶に入射し、上記誘電体反射膜により反射された光を上記レンズ、上記偏波保持ファイバを透過させ、サーキュレータにより取り出し、光量を監視し、上記光量が最大になるように上記光学結晶または上記レンズを光軸の周回方向に回転させて位置決めする。

また、上記の光学センサを組み立てる光学センサの組立方法において、上記ガラス柱と上記レンズと上記偏波保持ファイバとを光軸が一致するように固定した後、上記光学結晶と上記ガラス柱とを光軸に沿って配置し、光源から上記偏波保持ファイバに直線偏光を入射し、上記レンズ、上記ガラス柱を透過させた後、上記光学結晶に入射し、上記誘電体反射膜により反射された光を上記ガラス柱、上記レンズ、上記偏波保持ファイバを透過させ、サーキュレータにより取り出し、光量を監視し、上記光量が最大になるように上記光学結晶または上記ガラス柱を光軸の周回方向に回転させて位置決めする。

また、上記の光学センサを組み立てる光学センサの組立方法において、上記光学結晶、上記レンズ、上記偏波保持ファイバを保持したスリーブの外径を同一の寸法に加工し、上記光学結晶、上記レンズ、上記スリーブを上記寸法に加工された溝に挿入し、上記光学結晶と上記スリーブの両端から加圧することにより位置決めする。

本発明に係る光学センサにおいては、偏波保持ファイバにより伝送される戻り光の光量が最大になるように光学結晶またはレンズ、ガラス柱を光軸の周回方向に回転させることにより、全ての素子を通過する光の光軸を合わせることが可能となるとともに、直線偏光の振動面を任意の結晶軸に対して正確な角度に合わせることが可能となる。

これにより、本発明に係る光学センサの組立方法においては、電界等を印加するための機構や偏光信号を出力するシステムが不要であり、最大感度を得る状態に簡便かつ正確に位置決めすることができる。

図１は本発明に係る光学センサを示す概略斜視図である。図に示すように、偏波保持ファイバ（Polarization-maintaining fiber；ＰＭＦ）３１、円柱形状のスリーブ３２、円柱形状のコリメータレンズ３３、光学結晶３４を有している。偏波保持ファイバ３１を伝搬する光の進行方向（光軸）をｚ軸、および図のようにｘ、ｙ軸を設定する。コリメータレンズ３３との接続を容易にかつ正確に行なうため、偏波保持ファイバ３１の端部をスリーブ３２に挿入し、固定している。偏波保持ファイバ３１をスリーブ３２に固定した後、スリーブ３２の端面を切断、研磨することにより、平滑かつ平坦な偏波保持ファイバ３１の端面を形成する。偏波保持ファイバ３１から出射された光が光学結晶３４に垂直に入射されるように、偏波保持ファイバ３１、コリメータレンズ３３および光学結晶３４はｚ軸方向に接続されている。接続部におけるフレネル反射を低減するため、コリメータレンズ３３と光学結晶３４は屈折率を整合させた光学接着剤により固定されている。光学結晶３４の入射端面には誘電体反射防止膜３５が形成され、光学結晶３４の入射端面と対向する端面には誘電体反射膜３６が形成されている。電界を測定するときの光学結晶３４としてはＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、ＤＡＳＴなどの電気光学結晶が用いられ、磁界を測定するときの光学結晶３４としてはＹＩＧや希薄磁性半導体（ＤＭＳ）などの磁気光学結晶が用いられる。

この光センサにおいては、後述の図６に示す光センサの誘電体管２５とガラス柱２４とが取り除かれて、構成がより簡素にかつ寸法がより小型になっている。

図２は閃亜鉛鉱型結晶における最大の感度を得る結晶面と光の振動面の関係を示す概要図であり、図２(ａ)は光の伝搬方向に対して垂直な電界を検出（横電界検出）するときの配置を示し、図２(ｂ)は光の伝搬方向に平行な電界を検出（縦電界検出）するときの配置を示している。図２(ａ)のように、（１１０）面に平行かつ（−１１０）面に垂直に振動する光を（１１０）面に対して垂直に結晶に入射すると、（１１０）面に平行かつ（−１１０）面に垂直な電界のみに感度を有する。また、図２(ｂ)のように（００１）面に平行かつ（０１０）面に垂直に振動する光を（００１）面に対して垂直に結晶に入射すると、（−１００）面に平行かつ（００１）面に垂直な電界のみに感度を有する。このことから、横電界検出のときには、（１１０）面、（−１−１０）面に誘電体反射防止膜３５、誘電体反射膜３６を蒸着し、（−１１０）面に垂直な方向に振動する直線偏光が（１１０）面に垂直に入射するように偏波保持ファイバ３１の偏波主軸（Fast軸もしくはS1ow軸）を配置する。従って、コリメータレンズ３３との接続面は（１１０）面である。また、縦電界検出のときは、（００１）面、（００−１）面に誘電体反射防止膜３５、誘電体反射膜３６を蒸着し、（０１０）面に垂直な方向に振動する直線偏光が（００１）面に垂直に入射するように偏波保持ファイバ３１の偏波主軸（Fast軸もしくはSlow軸）を配置する。従って、コリメータレンズ３３との接続面は（００１）面である。

図３は接続面の角度と光学センサを伝搬する光の関係を示す概要図で、図３(ａ)は接続面の角度が適当な条件を満たしているとき、偏波保持ファイバ３１に入射された直線偏光が最小の損失で戻ることを示しており、図３(ｂ)は接続面の角度が適当な条件を満たしていないとき、偏波保持ファイバ３１に入射された直線偏光が戻らない、もしくは、より大きな損失で戻ることを示している。接続面の角度が適当な条件を満たさない状態は、光学結晶３４もしくはコリメータレンズ３３が光軸の周回方向に回転しているときである。接続面の角度が適当な条件を満たす状態は光学結晶３４に入射した光が誘電体反射膜３６に垂直（ｚ軸方向）に入射される状態である。コリメータレンズ３３の屈折率をｎ_Ｌ、コリメータレンズ３３と光学結晶３４との間に満たされる媒質（空気）の屈折率をｎ_０、光学結晶３４の屈折率をｎ_Ｃ、コリメータレンズ３３から空気への入射角をθ_１、コリメータレンズ３３から空気への屈折角をθ_２、空気から光学結晶３４への入射角をθ_３、空気から光学結晶３４への屈折角をθ_４としたとき、スネルの法則から次式が得られる。

ｎ_Ｌsinθ_１＝ｎ_０sinθ_２（１）
ｎ_０sinθ_３＝ｎ_Ｃsinθ_４（２）
また、入射角θ_１、屈折角θ_４をコリメータレンズ３３の接続面の角度φ_Ｌ、光学結晶３４の接続面の角度φ_Ｃで表すと、次式が得られる。

θ_１＝９０°−φ_Ｌ（３）
θ_４＝９０°−φ_Ｃ（４）
また、コリメータレンズ３３と光学結晶３４内を伝搬する光の方向が誘電体反射膜３６に垂直であることから次式が得られる。

φ_Ｌ＋θ_２＝φ_Ｃ＋θ_３（５）
上記の数式から戻り光の光量が最大になる次式の条件が得られる。

φ_Ｌ＋sin^−１{(ｎ_Ｌ／ｎ_０)cosφ_Ｌ}＝φ_Ｃ＋sin^−１{(ｎ_Ｃ／ｎ_０)cosφ_Ｃ} （６）
なお、フレネル反射や屈折により直線偏光の垂直成分間に光量差が生じないように、接続面は入射する直線偏光の振動方向に対して平行もしくは垂直な方向にのみ角度を有するように切断されることが好ましい。

図４により本発明に係る光学センサの組立方法を説明する。まず、コリメータレンズ３３と偏波保持ファイバ３１とを光軸が一致するように固定した後、光学結晶３４とコリメータレンズ３３とを光軸に沿って配置する。つぎに、ＤＦＢ−ＬＤなどの光源４１から直線偏光を出射する。すると、光源４１から出射された直線偏光はレンズ４２によりコリメートされ、サーキュレータ４３とレンズ４４を経由して偏波保持ファイバ３１に入射される。偏波保持ファイバ３１に入射された直線偏光はコリメータレンズ３３、誘電体反射防止膜３５を経由して光学結晶３４に伝送される。誘電体反射膜３６で反射された直線偏光は光学結晶３４、誘電体反射防止膜３６、コリメータレンズ３３、偏波保持ファイバ３１、レンズ４４を経由してサーキュレータ４３に伝送され、サーキュレータ４３によりレンズ４５を介して光検出器４６に入射される。光学結晶３４、コリメータレンズ３３のいずれかにｘ、ｙ、ｚ軸方向およびｚ軸を中心とする回転方向への微動調整を行なう微動制御装置４８が設けられており、微動制御装置４８は光量表示器４７により光検出器４６の出力信号をパラメータとしてフィードバック制御される。そして、光量表示器４７により光量を監視し、光量が最大になるように光学結晶３４またはコリメータレンズ３３を光軸の周回方向に回転させて位置決めし、この状態で光学接着剤等で光学結晶３４とコリメータレンズ３３とを固定すれば、任意の結晶軸に直線偏光の振動面を合わせた光学センサを組み立てることが可能となる。もしくは、あらかじめ、光学結晶３４とコリメータレンズ３３の間にＵＶ硬化型接着剤を満たし、位置決めした後に、ＵＶ照射して、硬化してもよい。

図１に示した光センサにおいては、誘電体反射膜３６により反射され、偏波保持ファイバ３１により伝送される戻り光の光量が最大になるように光学結晶３４、コリメータレンズ３３のいずれかに光軸の周回方向への微動調整を行なうことにより、直線偏光の振動面を任意の結晶軸に対して正確な角度に合わせることが可能となる。

また、図４により説明した光学センサの組立方法においては、電界等を印加するための機構や偏光信号を出力するシステムが不要であり、また自動的に直線偏光の振動面を任意の結晶軸に対して正確な角度に合わせることが可能となるから、最大感度を得る状態に簡便かつ正確に位置決めすることができる。

図５により本発明の他の光学センサの組立方法を説明する。まず、精密機械加工により光学結晶３４、コリメータレンズ３３、スリーブ３２の外径を同一寸法にするとともに、接続面の角度を一致させる。つぎに、光学結晶３４と同じ幅を有する溝が設けてあるガイド５１の上記溝に光学結晶３４、コリメータレンズ３３、スリーブ３２を挿入し、密着させる。つぎに、全長が最小になるように、コリメータレンズ３３、スリーブ３２を回転させながら、光学結晶３４とスリーブ３２の両端から加圧することにより位置決めすると、接続面の角度を一致させることができる。

ここで、結晶軸と振動面の角度誤差は結晶面の決定精度と接続面の加工精度に関係する。Ｘ線などを用いた結晶面の決定精度は（１／３６０）°以下である。また、近年の機械加工精度はフォトリソ技術を脅かす存在となり、角度精度は（１／１０００）°以下であり、角度誤差は（１／３６０）°以下であると考えられる。したがって、精密に機械加工されたガイド５１を用いることによって、パッシブに任意の結晶軸に直線偏光の振動面を合わせた光学センサを組み立てることが可能となる。

図５により説明した光学センサの組立方法においては、電界等を印加するための機構や偏光信号を出力するシステムが不要であり、またガイド５１の溝に挿入したコリメータレンズ３３、スリーブ３２を回転させながら加圧することにより、直線偏光の振動面を任意の結晶軸に対して正確な角度に合わせることが可能となるから、最大感度を得る状態に簡便かつ正確に位置決めすることができる。

なお、光の伝搬方向に沿った光学結晶３４の長さが短いときには、コリメータレンズ３３を用いる必要がないため、ガイド５１の溝に光学結晶３４、スリーブ３２を挿入し、スリーブ３２のみを回転させて密着させることにより、光学結晶３４の結晶軸と直線偏光の振動面を一致させることが可能となる。

図６は本発明に係る他の光学センサを示す概略斜視図である。図に示すように、偏波保持ファイバ２１、スリーブ２２、コリメータレンズ２３、ガラス柱２４、光学結晶２６、誘電体管２５を有している。偏波保持ファイバ２１を伝搬する光の進行方向（光軸）をｚ軸、および図のようにｘ、ｙ軸を設定する。コリメータレンズ２３との接続を容易にかつ正確に行なうため、偏波保持ファイバ２１の端部をスリーブ２２に挿入し、固定している。偏波保持ファイバ２１をスリーブ２２に固定した後、スリーブ２２の端面を切断、研磨することにより、平滑かつ平坦な偏波保持ファイバ２１の端面を形成する。偏波保持ファイバ２１から出射された光が光学結晶２６に垂直に入射されるように、偏波保持ファイバ２１、コリメータレンズ２３、ガラス柱２４および光学結晶２６はｚ軸方向に接続されている。接続部におけるフレネル反射を低減するため、コリメータレンズ２３とガラス柱２４、ガラス柱２４と光学結晶２６は屈折率を整合させた光学接着剤により固定されている。光学結晶２６の入射端面には誘電体反射防止膜２７が形成され、光学結晶２６の入射端面と対向する端面には誘電体反射膜２８が形成されている。電界を測定するときの光学結晶２６としてはＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、ＤＡＳＴなどの電気光学結晶が用いられ、磁界を測定するときの光学結晶２６としてはＹＩＧや希薄磁性半導体（ＤＭＳ）などの磁気光学結晶が用いられる。そして、ガラス柱２４の屈折率をｎ_Ｇ、ガラス柱２４と光学結晶２６との間に満たされる媒質の屈折率をｎ_０、ガラス柱２４の接続面の角度をφ_Ｇとしたとき、光学結晶２６とガラス柱２４とが接する面が光学結晶２４の任意の結晶軸に対して次式の条件を満たす。

φ_Ｇ＋sin^−１{(ｎ_Ｇ／ｎ_０)cosφ_Ｇ}＝φ_Ｃ＋sin^−１{(ｎ_Ｃ／ｎ_０)cosφ_Ｃ} （７）
また、図６に示した光学センサについても、図４で説明した方法と同様の方法より組み立てることができる。すなわち、ガラス柱２４とコリメータレンズ２３と偏波保持ファイバ２１とを光軸が一致するように固定した後、光学結晶２６とガラス柱２４とを光軸に沿って配置し、光源４１からサーキュレータ４３を介して偏波保持ファイバ２１に直線偏光を入射し、コリメータレンズ２３、ガラス柱２４、誘電体反射防止膜２７を透過させた後、光学結晶２６に入射し、誘電体反射膜２８により反射された光を光学結晶２６、誘電体反射防止膜２７、ガラス柱２４、コリメータレンズ２３、偏波保持ファイバ２１を透過させ、サーキュレータ４３により取り出し、光量を監視し、上記光量が最大になるように光学結晶２６またはガラス柱２４を光軸の周回方向に回転させて位置決めする。

図６に示した光センサにおいては、誘電体反射膜２８により反射され、偏波保持ファイバ２１により伝送される戻り光の光量が最大になるように光学結晶２６、ガラス柱２４のいずれかに光軸の周回方向への微動調整を行なうことにより、直線偏光の振動面を任意の結晶軸に対して正確な角度に合わせることが可能となるから、最大感度を得る状態に簡便かつ正確に位置決めすることができる。

また、図６に示した光学センサの上述の組立方法においては、電界等を印加するための機構や偏光信号を出力するシステムが不要であり、また自動的に直線偏光の振動面を任意の結晶軸に対して正確な角度に合わせることが可能となるから、最大感度を得る状態に簡便かつ正確に位置決めすることができる。

また、上述実施の形態においては、ＤＦＢ−ＬＤなどの光源４１から出射された直線偏光をレンズ４２によりコリメートし、サーキュレータ４３とレンズ４４を経由して偏波保持ファイバ３１に入射したが、面発光レーザなどから出力された楕円偏光を波長板などの偏光調整器により直線偏光に変換し、レンズに入射することも可能であり、構成は若干複雑になるが、光源光学系を安価に構成することができる。また、上述実施の形態においては、円柱形状のコリメータレンズ３３、スリーブ３２を用いたが、図５により説明した光学センサの組立方法においては、レンズ、スリーブの断面形状を円形以外の形状にしてもよく、この場合レンズ、スリーブの断面直径と光学結晶の幅とを一致させる。

本発明に係る光学センサの一部を示す概略斜視図である。閃亜鉛鉱型結晶における最大の感度を得る結晶面と光の振動面の関係を示す概要図である。接続面の角度と光学センサを伝搬する光の関係を示す概要図である。本発明に係る光学センサの組立方法の説明図である。本発明の他の光学センサの組立方法の説明図である。本発明に係る他の光学センサの一部を示す概略斜視図である。従来の光学センサを有する電界計測システムを示す図である。

符号の説明

２１…偏波保持ファイバ
２３…コリメータレンズ
２４…ガラス柱
２６…光学結晶
２７…誘電体反射防止膜
２８…誘電体反射膜
３１…偏波保持ファイバ
３３…コリメータレンズ
３４…光学結晶
３５…誘電体反射防止膜
３６…誘電体反射膜
４１…光源
４３…サーキュレータ
４６…光検出器
４７…光量表示器
４８…微動制御装置
５１…ガイド

Claims

相対する面のそれぞれに誘電体反射膜と誘電体反射防止膜とが形成された光学結晶、レンズおよび偏波保持ファイバを有する光学センサにおいて、
上記光学結晶、上記レンズ、上記偏波保持ファイバが上記偏波保持ファイバの光軸に沿って接続され、上記レンズの屈折率をｎ_Ｌ、上記レンズと上記光学結晶との間に満たされる媒質の屈折率をｎ_０、上記光学結晶の屈折率をｎ_Ｃ、上記レンズの接続面の角度をφ_Ｌ、上記光学結晶の接続面の角度をφ_Ｃとしたとき、上記光学結晶と上記レンズとが接する面が上記光学結晶の任意の結晶軸に対して次式
φ_Ｌ＋sin^−１{(ｎ_Ｌ／ｎ_０)cosφ_Ｌ}＝φ_Ｃ＋sin^−１{(ｎ_Ｃ／ｎ_０)cosφ_Ｃ}
の条件を満たすことを特徴とする光学センサ。
相対する面のそれぞれに誘電体反射膜と誘電体反射防止膜とが形成された光学結晶、ガラス柱、レンズおよび偏波保持ファイバを有する光学センサにおいて、
上記光学結晶、ガラス柱、上記レンズ、上記偏波保持ファイバが上記偏波保持ファイバの光軸に沿って接続され、上記ガラス柱の屈折率をｎ_Ｇ、上記ガラス柱と上記光学結晶との間に満たされる媒質の屈折率をｎ_０、上記光学結晶の屈折率をｎ_Ｃ、上記ガラス柱の接続面の角度をφ_Ｇ、上記光学結晶の接続面の角度をφ_Ｃとしたとき、上記光学結晶と上記ガラス柱とが接する面が上記光学結晶の任意の結晶軸に対して次式
φ_Ｇ＋sin^−１{(ｎ_Ｇ／ｎ_０)cosφ_Ｇ}＝φ_Ｃ＋sin^−１{(ｎ_Ｃ／ｎ_０)cosφ_Ｃ}
の条件を満たすことを特徴とする光学センサ。
請求項１記載の光学センサを組み立てる光学センサの組立方法において、
上記レンズと上記偏波保持ファイバとを光軸が一致するように固定した後、上記光学結晶と上記レンズとを光軸に沿って配置し、光源から上記偏波保持ファイバに直線偏光を入射し、上記レンズを透過させた後、上記光学結晶に入射し、上記誘電体反射膜により反射された光を上記レンズ、上記偏波保持ファイバを透過させ、サーキュレータにより取り出し、光量を監視し、上記光量が最大になるように上記光学結晶または上記レンズを光軸の周回方向に回転させて位置決めすることを特徴とする光学センサの組立方法。
請求項２記載の光学センサを組み立てる光学センサの組立方法において、
上記ガラス柱と上記レンズと上記偏波保持ファイバとを光軸が一致するように固定した後、上記光学結晶と上記ガラス柱とを光軸に沿って配置し、光源から上記偏波保持ファイバに直線偏光を入射し、上記レンズ、上記ガラス柱を透過させた後、上記光学結晶に入射し、上記誘電体反射膜により反射された光を上記ガラス柱、上記レンズ、上記偏波保持ファイバを透過させ、サーキュレータにより取り出し、光量を監視し、上記光量が最大になるように上記光学結晶または上記ガラス柱を光軸の周回方向に回転させて位置決めすることを特徴とする光学センサの組立方法。
請求項１記載の光学センサを組み立てる光学センサの組立方法において、
上記光学結晶、上記レンズ、上記偏波保持ファイバを保持したスリーブの外径を同一の寸法に加工し、上記光学結晶、上記レンズ、上記スリーブを上記寸法に加工された溝に挿入し、上記光学結晶と上記スリーブの両端から加圧することにより位置決めすることを特徴とする光学センサの組立方法。