JP2562287Y2 - Electric field antenna - Google Patents
Electric field antennaInfo
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- JP2562287Y2 JP2562287Y2 JP1990055223U JP5522390U JP2562287Y2 JP 2562287 Y2 JP2562287 Y2 JP 2562287Y2 JP 1990055223 U JP1990055223 U JP 1990055223U JP 5522390 U JP5522390 U JP 5522390U JP 2562287 Y2 JP2562287 Y2 JP 2562287Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、空間のある一点の電界強度を正確に測定す
るために、周囲の電磁界分布を乱さないことを目的とし
て、電界を検出するアンテナロッド以外は全て非金属で
構成されている電界強度測定用の電界アンテナに関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application field] The present invention detects an electric field in order to accurately measure the electric field intensity at a certain point in space without disturbing the surrounding electromagnetic field distribution. The present invention relates to an electric field antenna for measuring electric field strength, which is made of a nonmetal other than the antenna rod.
［従来の技術］ NC工作機械の暴走問題に代表されるように、近年、イ
ンパルス性の電磁妨害波などによりディジタル処理回路
が誤動作を起こす現象が問題となっている。この問題に
対処するためには、この様なインパルス性妨害波のレベ
ルを測定するためのアンテナが必要である。従来、この
ようなインパルス性妨害波の測定には、微小ダイポール
アンテナ、円錐アンテナ、ホーンアンテナ等が使用され
てきた。しかし、これらのアンテナはアンテナとレベル
測定器側の信号の受信機との間の接続に同軸ケーブルを
用いているため、自ら周囲の電磁界を乱し、測定レベル
が接続ケーブルの状態に影響されるという問題点を持っ
ていた。[Related Art] In recent years, as typified by the runaway problem of NC machine tools, a phenomenon in which a digital processing circuit malfunctions due to impulsive electromagnetic interference waves or the like has become a problem in recent years. In order to address this problem, an antenna for measuring the level of such an impulse interference wave is required. Conventionally, a small dipole antenna, a conical antenna, a horn antenna, and the like have been used for measuring such an impulse interference wave. However, since these antennas use a coaxial cable to connect the antenna and the signal receiver on the level measuring device side, the surrounding electromagnetic field is disturbed by itself, and the measurement level is affected by the condition of the connecting cable. Had the problem of
そこで、近年、アンテナとレベル測定器間を光ファイ
バで結ぶアンテナが検討されている。それらは、構成に
より大きく二つに分けられる。すなわち、一つは、アン
テナ内部に設けられたレーザダイオード等を、アンテナ
に内蔵した電源で駆動して光信号を発生し、その光信号
をアンテナロッドで検出した電界レベルで変調して光フ
ァイバによりレベル測定器に伝送するものと、他の一つ
は、アンテナ外部から光信号を入力し、それをアンテナ
内部の光変調器によりアンテナロッドで検出した電界レ
ベルで変調した光ファイバによりレベル測定器に伝送す
るものである。Then, in recent years, an antenna for connecting the antenna and the level measuring device with an optical fiber has been studied. They can be roughly divided into two types according to the configuration. That is, one is to drive a laser diode etc. provided inside the antenna with a power supply built in the antenna to generate an optical signal, modulate the optical signal at the electric field level detected by the antenna rod, and use the optical fiber The one that transmits to the level measuring device and the other is one in which an optical signal is input from the outside of the antenna, and the optical signal is modulated by the optical modulator inside the antenna with the electric field level detected by the antenna rod to the level measuring device. To be transmitted.
本考案は、これら２種類のアンテナのうち後者に関わ
るものである。この後者のアンテナは、周囲の電磁界を
乱さないことの他に、電源を内蔵する必要がないので長
時間の測定に有効であり、これまでに光変調器にLiNbO3
を用いたアンテナ（特願平1-3805号）が提案されてい
る。The present invention relates to the latter of these two types of antennas. This latter antenna is effective for long-term measurements because it does not need to incorporate a power supply, in addition to not disturbing the surrounding electromagnetic field, and the LiNbO 3
(Japanese Patent Application No. 1-3805) has been proposed.
第６図は、従来提案されているアンテナの基本的構成
を示す図である。この従来例の構成で、１は光源、２は
レンズ、3a,3bは多モード光ファイバ、４はグレーデッ
ドインデックスレンズ、５は偏光子、６は電気光学効果
を持つ光学結晶、７はアンテナ電極、８は位相補償器、
９は検光子、10はレンズ、11は光検出器、12はレベル測
定器を示し、４から10までの波線に囲まれた部分が、光
変調器13を構成している。FIG. 6 is a diagram showing a basic configuration of a conventionally proposed antenna. In this conventional example, 1 is a light source, 2 is a lens, 3a and 3b are multimode optical fibers, 4 is a graded index lens, 5 is a polarizer, 6 is an optical crystal having an electro-optic effect, and 7 is an antenna electrode. , 8 are phase compensators,
Reference numeral 9 denotes an analyzer, reference numeral 10 denotes a lens, reference numeral 11 denotes a photodetector, reference numeral 12 denotes a level measuring device, and a portion surrounded by dashed lines 4 to 10 constitutes an optical modulator 13.
この従来例では、アンテナ外部の光源１から光信号を
多モード光ファイバ3aにより光変調器13に入力し、この
光信号を光変調器13内においてアンテナ電極７から入力
されるアンテナロッドで検出した電界レベルで光学結晶
６により変調し、多モード光ファイバ3bを通してレベル
測定器12側の光検出器11へ伝送していた。上記の光変調
器13の動作において、偏光子５は光ファイバから出射し
た光から光学結晶６の光軸に対して45°傾いた直線偏波
のみを取り出し、光学結晶６に入射させる。光学結晶６
に入射した光は、アンテナ電極７から印加される電界に
より位相変調され、楕円偏波となる。この楕円偏波成分
から特定の偏波成分を検光子９によって取り出すことに
より、強度変調された光信号が得られる。In this conventional example, an optical signal from the light source 1 outside the antenna is input to the optical modulator 13 through the multi-mode optical fiber 3a, and the optical signal is detected by the antenna rod input from the antenna electrode 7 in the optical modulator 13. The light was modulated by the optical crystal 6 at the electric field level and transmitted to the photodetector 11 on the level measuring device 12 side through the multimode optical fiber 3b. In the operation of the optical modulator 13 described above, the polarizer 5 extracts only linearly polarized light inclined at 45 ° with respect to the optical axis of the optical crystal 6 from the light emitted from the optical fiber, and makes the linearly polarized light incident on the optical crystal 6. Optical crystal 6
Incident on the antenna is phase-modulated by an electric field applied from the antenna electrode 7 and becomes elliptical polarization. By extracting a specific polarization component from the elliptical polarization component by the analyzer 9, an intensity-modulated optical signal is obtained.
このような従来例において、光学結晶６としてLiNbO3
を用い、ダイポールアンテナを構成する直列の２本の金
属棒の隙間にこの光学結晶６を集積させて上記の電界ア
ンテナを構成した場合には、1V/m程度の電界強度の測定
が可能である。In such a conventional example, LiNbO 3 is used as the optical crystal 6.
When this optical crystal 6 is integrated in the gap between two series metal rods forming a dipole antenna to form the above-mentioned electric field antenna, it is possible to measure an electric field intensity of about 1 V / m. .
［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術における第６図に示す
電界アンテナでは、光源１、光変調器13、レベル測定器
12を結ぶ光ファイバに多モード光ファイバを用いている
ため、モード間の干渉により測定レベルに変動を生じや
すく、安定性ある測定が困難であるという問題点があっ
た。すなわち、偏光子５の入射側での光の偏光状態が光
ファイバ3aに加えられる応力により変動してしまい、安
定度を劣化させていた。また、光変調器13と光検出器11
を結ぶ光ファイバ3bにも多モード光ファイバを使用して
いるため、モード間で干渉を起こし易く、これによって
も安定度が劣下していた。更に、第６図の従来の電界ア
ンテナの場合、光ファイバ3aにより出射される光波の偏
波面が多モード光ファイバを用いていることによってラ
ンダムとなり、このランダムな偏波面より特定の偏波を
偏光子５で取り出すため、光エネルギーの半分を失うこ
とになる問題点もあった。[Problem to be Solved by the Invention] However, in the electric field antenna shown in FIG. 6 in the above-mentioned conventional technology, the light source 1, the optical modulator 13, the level measuring device
Since a multi-mode optical fiber is used as the optical fiber connecting the optical fibers 12, there is a problem that the measurement level easily changes due to interference between modes, and it is difficult to perform stable measurement. That is, the polarization state of the light on the incident side of the polarizer 5 fluctuates due to the stress applied to the optical fiber 3a, thereby deteriorating the stability. The optical modulator 13 and the photodetector 11
Since the multimode optical fiber is also used for the optical fiber 3b connecting the two, interference between the modes is likely to occur, which also deteriorates the stability. Further, in the case of the conventional electric field antenna shown in FIG. 6, the polarization plane of the light wave emitted from the optical fiber 3a becomes random due to the use of the multi-mode optical fiber, and a specific polarization is polarized from the random polarization plane. There is also a problem that half of the light energy is lost because the light is taken out by the child 5.
本考案は、この様な技術的問題点を解決するために創
案されたもので、安定な電界強度の測定を可能にする電
界アンテナを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve such a technical problem, and an object of the present invention is to provide an electric field antenna which enables stable measurement of electric field strength.
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本考案の電界アンテナの
構成は、 アンテナを構成する金属体の２つの電極を狭い隙間を
介して配置し、その隙間に電界強度により光強度が変化
する光強度変調手段を挿入し、この金属体と光強度変調
手段から離れた位置に置かれたレーザ光源より無変調の
光信号を光ファイバを用いて伝送し、この光信号を前記
金属体の隙間に生じる電界により前記光変調手段で強度
変調し、その強度変調された光信号成分をアンテナ外部
の光検出手段に光ファイバを用いて伝送して検出するこ
とにより、電界強度を測定する電界アンテナにおいて、 前記レーザ光源と前記光強度変調手段を結ぶ光ファイ
バに偏波面保持光ファイバを用い、 前記光強度変調手段と前記光検出手段を結ぶ光ファイ
バにシングルモード光ファイバを用いることを特徴とす
る。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the configuration of the electric field antenna of the present invention is as follows. Two electrodes of a metal body constituting the antenna are arranged through a narrow gap, and the electric field strength is provided in the gap. A light intensity modulating means whose light intensity changes due to this is inserted, and an unmodulated optical signal is transmitted using an optical fiber from the metal body and a laser light source placed at a position away from the light intensity modulating means. Is intensity-modulated by the light modulating means by an electric field generated in the gap between the metal bodies, and the intensity-modulated optical signal component is transmitted to the light detecting means outside the antenna using an optical fiber and detected, whereby the electric field intensity is increased. In the electric field antenna for measuring the optical fiber, a polarization maintaining optical fiber is used as an optical fiber connecting the laser light source and the light intensity modulating means, and an optical fiber connecting the light intensity modulating means and the light detecting means is used. It is characterized in that a single mode optical fiber is used.
［作用］ 本考案は、レーザ光源と光強度変調手段とを結ぶ光フ
ァイバに、シングルモードでかつ偏波面を保持できる偏
波面保持光ファイバを使用することにより、光強度変調
手段に入射する光信号の偏波面の安定化を図るととも
に、その偏波面を光強度変調手段の偏波面へ適合できる
ようにして、入射時における光信号のエネルギー損失の
ほとんどをなくす。また、光強度変調手段と光検出手段
とを結ぶ光ファイバに、シングルモードファイバを使用
することにより、モード間の干渉による安定度の劣化を
防ぐ。本考案は、これら光信号の偏波面の安定化や光エ
ネルギーの損失の防止およびモード間の干渉の防止によ
り、周囲の電磁界を乱さない光伝送を利用した電界アン
テナにおいて、安定な電界強度の測定を可能にする。[Operation] The present invention uses a single-mode, polarization-maintaining optical fiber capable of maintaining a polarization plane in an optical fiber connecting a laser light source and a light intensity modulating means, so that an optical signal incident on the light intensity modulating means is used. In addition to stabilizing the plane of polarization, the plane of polarization can be adapted to the plane of polarization of the light intensity modulation means, so that most of the energy loss of the optical signal at the time of incidence is eliminated. Further, by using a single mode fiber as the optical fiber connecting the light intensity modulating means and the light detecting means, the deterioration of stability due to interference between modes is prevented. The present invention provides a stable electric field strength for an electric field antenna using optical transmission that does not disturb the surrounding electromagnetic field by stabilizing the polarization plane of the optical signal, preventing loss of optical energy, and preventing interference between modes. Enable measurement.
［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本考案の基本的構成を示す第１の実施例の斜
視図である。本実施例は、光ファイバを除いて従来例と
同様に構成される。本実施例の構成において、１は光源
であり、レーザダイオード等を用いる。13は光強度変調
手段である光変調器であり、11はレベル測定器側の光検
出手段である光検出器である。14は、光源１と光変調器
13とを光結合する光ファイバであり、シングルモードで
かつ偏波面を保持できる偏波面保持光ファイバが用いら
れる。15は、光変調器13と光検出器11とを光結合する光
ファイバであり、シングルモード光ファイバが用いられ
る。光変調器13は、光源１側から順にレンズ４、偏光子
5,光学結晶6,検光子9,レンズ10が配置されて成る。光学
結晶６は、電気光学効果を有し、図示省略の２本１組の
アンテナロッドの隙間にアンテナ電極7,7に接触されて
配設される。なお、光変調器６と光検出器11を結ぶ光フ
ァイバ15として偏波面保持光ファイバを用いることもで
きるが、この光ファイバは現在のところシングルモード
光ファイバに比べ50倍程度高価である。従って、シング
ルモード光ファイバを用いることにより、安定性を損な
う事なく安価に電界アンテナを実現できる。FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment showing a basic configuration of the present invention. This embodiment is configured similarly to the conventional example except for the optical fiber. In the configuration of the present embodiment, reference numeral 1 denotes a light source, which uses a laser diode or the like. Reference numeral 13 denotes an optical modulator serving as light intensity modulation means, and reference numeral 11 denotes a photodetector serving as light detection means on the level measuring device side. 14 is a light source 1 and an optical modulator
An optical fiber that optically couples the optical fiber 13 and a single-mode polarization-maintaining optical fiber that can maintain a polarization plane is used. Reference numeral 15 denotes an optical fiber for optically coupling the optical modulator 13 and the photodetector 11, and a single mode optical fiber is used. The light modulator 13 includes a lens 4 and a polarizer in order from the light source 1 side.
5, an optical crystal 6, an analyzer 9, and a lens 10 are arranged. The optical crystal 6 has an electro-optic effect and is disposed in contact with the antenna electrodes 7, 7 in a gap between a pair of antenna rods (not shown). Although a polarization maintaining optical fiber can be used as the optical fiber 15 connecting the optical modulator 6 and the photodetector 11, this optical fiber is currently about 50 times more expensive than a single mode optical fiber. Therefore, by using a single mode optical fiber, an electric field antenna can be realized at low cost without deteriorating the stability.
以上のように構成した第１の実施例の動作および作用
を述べる。The operation and operation of the first embodiment configured as described above will be described.
光源１は、無変調の光信号を偏波面保持光ファイバ14
を通して、光変調器13に入射する。この光信号の伝送に
おいて、光ファイバ14は、シングルモードで光伝送を行
い、かつ光信号の光波の偏波面を保持する。これによ
り、多モード光ファイバを使用する場合に比べて、光変
調器13に入射する無変調の光信号の偏波面を安定化する
ことができる。光変調器13に入射された無変調の光信号
は、レンズ４を通り、偏光子５を通って光学結晶６内を
通る。ここで、偏光子５は、光学結晶６の光軸に対して
45°傾いた直線偏波の光信号のみを通して光学結晶６に
入射させる。この場合、偏波面保持光ファイバ14から出
射される偏波面を偏光子５の偏波面に合わせることによ
り、偏光子５による損失をほとんど無くすことができ、
そればかりでなく偏光子５そのものを無くすことも可能
である。このようにして入射された光学結晶６内を通る
光信号は、電極７から印加される電界により位相変調さ
れ、楕円偏波となって検光子９へ出射される。検光子９
では、この楕円偏波成分から特定の偏波成分が取り出さ
れ、強度変調された光信号として、レンズ10を通し、シ
ングルモード光ファイバ15を通して光検出器11へ伝送さ
れる。このシングルモード光ファイバ15の使用により、
強度変調された光信号の伝送においてモード間の干渉を
なくし、安定化を図ることができる。The light source 1 transmits an unmodulated optical signal to a polarization-maintaining optical fiber 14.
Through the optical modulator 13. In the transmission of the optical signal, the optical fiber 14 performs the optical transmission in a single mode and maintains the polarization plane of the light wave of the optical signal. This makes it possible to stabilize the plane of polarization of an unmodulated optical signal incident on the optical modulator 13 as compared with the case where a multimode optical fiber is used. The unmodulated optical signal incident on the optical modulator 13 passes through the lens 4, passes through the polarizer 5, and passes through the optical crystal 6. Here, the polarizer 5 is positioned with respect to the optical axis of the optical crystal 6.
The light is incident on the optical crystal 6 only through the linearly polarized optical signal inclined at 45 °. In this case, the polarization plane emitted from the polarization-maintaining optical fiber 14 is matched with the polarization plane of the polarizer 5, so that loss due to the polarizer 5 can be almost eliminated.
In addition, it is possible to eliminate the polarizer 5 itself. The optical signal that has entered the optical crystal 6 and that has entered in this manner is phase-modulated by the electric field applied from the electrode 7 and is emitted to the analyzer 9 as elliptical polarization. Analyzer 9
Then, a specific polarization component is extracted from the elliptical polarization component, and transmitted as an intensity-modulated optical signal through a lens 10 to a photodetector 11 through a single mode optical fiber 15. By using this single mode optical fiber 15,
In the transmission of the intensity-modulated optical signal, interference between modes can be eliminated and stabilization can be achieved.
第２図（ａ），（ｂ）は本考案の具体的構成を示す第
２の実施例の平面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、第３
図はその実施例中の光変調器筺体の詳細な構成図であ
る。第２図において、平面図（ａ）は側面図（ｂ）のＡ
−Ａ断面を示している。本実施例の構成において、13は
光変調器（マッハツェンダ型光変調器）、7,7はアンテ
ナ電極、14は図略の光源との間を結ぶ偏波面保持光ファ
イバ、15は図略の光検出器との間を結ぶシングルモード
光ファイバ、16はアンテナ外部筺体、17は光変調器筺
体、18,18はアンテナ接点、19,19はアンテナロッド、20
は光ファイバ14,15をアンテナ外部筺体16に導くための
塩化ビニール製等の光ファイバ導入パイプ、21は光ファ
イバ保護用ゴムである。本実施例の場合、光変調器13と
して、導波路型にIC化（Ti拡散LiNbO3基盤）されたマッ
ハツェンダ干渉計を用いているため、レンズ，偏光子，
検光子，光学結晶を必要としない。光変調器13は、光変
調器筺体18内に収容されて、アンテナ外部筺体16内に固
定される。２個のアンテナ接点18,18は、光変調器筺体1
7の内部と外部を貫通して取り付けられ、光変調器13に
細いリード線によってつながれている。また、光変調器
13には、光変調器筺体17を貫通して光信号の入出力用の
光ファイバ14,15が取り付けられる。アンテナ外部筺体1
6は、その外方に２本の金属棒から成るアンテナロッド1
9,19を互いに反対方向に延びるように固定すると同時
に、それらのアンテナロッド19,19の間に隙間を確保す
るためのものである。前述の光変調器筺体17は、その隙
間にアンテナ接点18,18のそれぞれが各アンテナロッド1
9,19のアンテナ電極7,7に接触するように配置される。
このアンテナ電極7,7は、バネ7a,7aにより付勢されてア
ンテナ接点18,18に接触される。図示しない光源として
は、例えば波長1.3mmのレーザーダイオード光源等を用
いる。FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a plan view (a) and a side view (b) of a second embodiment showing a specific structure of the present invention, and FIG.
The figure is a detailed configuration diagram of the optical modulator housing in the embodiment. In FIG. 2, a plan view (a) is a side view (A) of FIG.
3A shows a cross section. In the configuration of the present embodiment, 13 is an optical modulator (Mach-Zehnder type optical modulator), 7, 7 are antenna electrodes, 14 is a polarization maintaining optical fiber connecting to a light source (not shown), and 15 is an optical fiber (not shown). A single-mode optical fiber connecting to the detector, 16 is an external antenna housing, 17 is an optical modulator housing, 18, 18 are antenna contacts, 19, 19 are antenna rods, 20
Is an optical fiber introduction pipe made of vinyl chloride or the like for guiding the optical fibers 14 and 15 to the antenna outer casing 16, and 21 is an optical fiber protecting rubber. In the case of the present embodiment, since a Mach-Zehnder interferometer integrated into a waveguide type (based on Ti diffusion LiNbO 3 ) is used as the optical modulator 13, a lens, a polarizer,
No analyzer or optical crystal is required. The optical modulator 13 is housed in an optical modulator housing 18 and fixed in an antenna outer housing 16. The two antenna contacts 18, 18 are connected to the optical modulator housing 1
It is attached through the inside and outside of 7 and connected to the optical modulator 13 by a thin lead wire. Also, the optical modulator
Optical fibers 14 and 15 for inputting and outputting optical signals are attached to 13 through the optical modulator housing 17. Antenna external housing 1
6 is an antenna rod 1 consisting of two metal rods outside
This is for fixing the antennas 9 and 19 so as to extend in opposite directions and at the same time ensuring a gap between the antenna rods 19 and 19. In the optical modulator housing 17 described above, each of the antenna contacts 18, 18 is provided in the gap with each antenna rod 1.
They are arranged so as to contact the 9, 19 antenna electrodes 7, 7.
The antenna electrodes 7, 7 are urged by the springs 7a, 7a to come into contact with the antenna contacts 18, 18. As a light source (not shown), for example, a laser diode light source having a wavelength of 1.3 mm is used.
以上のように構成した第２の実施例の動作および作用
を述べる。The operation and operation of the second embodiment configured as described above will be described.
光源より出射された無変調の光信号は、例えばクラッ
ド径125μｍの偏波面保持光ファイバ14に入射される。
この光ファイバ14を伝送した光信号は電気光学効果を持
つ光変調器13の中を通る。ここで、第１の実施例と同様
に、外部電界によってアンテナロッド19,19間に生じる
電圧により強度変調を受ける。即ち、アンテナロッド1
9,19に外部電界より高周波電流が流れると、アンテナ電
極7,7間に電圧が生じる。この電圧により電極7,7間に強
い電界が生じ、電極間の光変調器13を構成しているLiNd
O3の誘電率が変化する。このため、２つの光導波路Ｐ1,
P2を通る光に時間差が生じ、それらが交わる場所での光
干渉の状態が変化する。そのため、外部電界に比例した
光強度変化が得られる。このように変調された光信号
は、今度はシングルモードファイバ15に入射されて伝送
され、アンテナより離れたところにある光検出器（図示
省略）により電気信号に変換された後、レベル測定器
（図示省略）によりレベルが測定される。以上のよう
に、光源からの光信号が受ける変調の強度は外部電界の
強さに依存するので、本実施例は電界アンテナとして動
作することができる。上記におけるLiNdO3等の電気光学
効果を持つ結晶の特性は、結晶に加えられる応力により
変化する。そのため本実施例では、第２図に示すように
光変調器６を別の筺体17に収納し、それとアンテナ外部
筺体16との間をバネを利用した接点で接触するように構
成している。この様な構造にすることにより、アンテナ
ロッド19,19等に力を加えてもそれが光変調器６に加わ
らず、外力に対して安定に動作する電界アンテナが実現
できる。An unmodulated optical signal emitted from the light source is incident on a polarization maintaining optical fiber 14 having a cladding diameter of 125 μm, for example.
The optical signal transmitted through the optical fiber 14 passes through the optical modulator 13 having an electro-optic effect. Here, similarly to the first embodiment, intensity modulation is performed by a voltage generated between the antenna rods 19 due to an external electric field. That is, the antenna rod 1
When a high-frequency current flows from the external electric field to the electrodes 9, 19, a voltage is generated between the antenna electrodes 7, 7. This voltage generates a strong electric field between the electrodes 7 and 7, and the LiNd forming the optical modulator 13 between the electrodes
The dielectric constant of O 3 changes. Therefore, the two optical waveguides P 1 ,
Time difference to light occurs through the P 2, the light interference in the place where they intersect to change status. Therefore, a light intensity change proportional to the external electric field is obtained. The optical signal thus modulated is incident on the single-mode fiber 15 and transmitted. The optical signal is converted into an electric signal by a photodetector (not shown) located away from the antenna. (Not shown), the level is measured. As described above, since the intensity of the modulation received by the optical signal from the light source depends on the intensity of the external electric field, the present embodiment can operate as an electric field antenna. The characteristics of a crystal having an electro-optical effect, such as LiNdO 3 described above, change depending on the stress applied to the crystal. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the optical modulator 6 is housed in another housing 17 and the antenna modulator 16 and the antenna external housing 16 are configured to be in contact with each other by using a spring. With such a structure, even if a force is applied to the antenna rods 19, 19, etc., the electric field antenna does not apply to the optical modulator 6 and can operate stably with respect to an external force.
また本実施例では、多モード光ファイバに比べ一定曲
率半径当りの損失が小さいシングルモード光ファイバを
用いているため、第２図（ｂ）に示すように光ファイバ
15を曲げて入射方向と同じ方向に出射した光信号を伝送
させている。多モード光ファイバを使用した場合、小さ
な曲率半径で曲げることが出来ないため、必然的にアン
テナ外部筺体が大きくなる。そこで、プリズムなどを用
いて光を反射させればケースを小さくすることが出来る
が、光軸を合わせることが難しくなる。従って、シング
ルモード光ファイバを用いる事により、光軸を合わせる
のが容易で、アンテナ外部筺体が小さいアンテナを実現
できる利点もある。In this embodiment, since a single mode optical fiber having a smaller loss per constant radius of curvature than a multimode optical fiber is used, an optical fiber as shown in FIG.
The optical signal emitted by bending 15 in the same direction as the incident direction is transmitted. When a multi-mode optical fiber is used, since the antenna cannot be bent with a small radius of curvature, the outer casing of the antenna necessarily becomes large. Then, if the light is reflected by using a prism or the like, the size of the case can be reduced, but it is difficult to align the optical axes. Therefore, by using a single mode optical fiber, there is an advantage that an optical axis can be easily adjusted and an antenna having a small antenna external housing can be realized.
本実施例のアンテナを用いて、光ファイバケーブルの
状態がアンテナの感度へ及ぼす影響を調べた測定結果を
第４図、第５図に示す。第４図において、横軸は光ファ
イバケーブルに曲がりを与えたときの曲率半径、縦軸は
光検出器の出力電圧であり、また、第５図において、横
軸は光ファイバケーブルに与えた荷重、縦軸は光検出器
の出力電圧である。この時、光検出器に入力する光電力
は−7dBm、変調周波数は50KHz、光検出器に使用してい
るAPD（アバランシェフォトダイオード）のバイアス電
圧は190V、光信号の受信機のバンド幅は7.5KHzである。
また、図中黒丸●は上記実施例の電界アンテナの値、×
は従来例の電界アンテナの特性を示す。図より、従来の
電界アンテナに比べ本実施例の電界アンテナの方が光フ
ァイバに加えられる曲げや側圧に対して、光検出器など
に入力する光電力が安定であることがわかる。FIGS. 4 and 5 show measurement results obtained by examining the effect of the state of the optical fiber cable on the sensitivity of the antenna using the antenna of this embodiment. In FIG. 4, the horizontal axis is the radius of curvature when the optical fiber cable is bent, the vertical axis is the output voltage of the photodetector, and in FIG. 5, the horizontal axis is the load applied to the optical fiber cable. The vertical axis indicates the output voltage of the photodetector. At this time, the optical power input to the photodetector is -7 dBm, the modulation frequency is 50 KHz, the bias voltage of the APD (avalanche photodiode) used for the photodetector is 190 V, and the bandwidth of the optical signal receiver is 7.5. KHz.
In the figure, black circles ● represent the values of the electric field antenna of the above embodiment, ×
Indicates the characteristics of the conventional electric field antenna. From the figure, it can be seen that the electric power input to the photodetector and the like is more stable in the electric field antenna of the present embodiment than in the conventional electric field antenna against bending and lateral pressure applied to the optical fiber.
なお、上記実施例では、ダイポール状のアンテナロッ
ドを例に説明したが、本考案は、他の種々の形状のアン
テナにも当然に適用可能である。このように、本考案は
その主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様を取
り得るものである。In the above embodiment, a dipole-shaped antenna rod has been described as an example. However, the present invention is naturally applicable to antennas having various other shapes. As described above, the present invention can be variously applied according to the gist and can take various embodiments.
［考案の効果］ 以上の説明で明らかなように、本考案の電界アンテナ
は、光結合に用いる光ファイバに偏波面保持光ファイバ
あるいはシングルモード光ファイバを使用しているの
で、以下の利点がある。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the electric field antenna of the present invention has the following advantages since the polarization maintaining optical fiber or the single mode optical fiber is used for the optical fiber used for optical coupling. .
（１） 光強度変調手段に入射する光波の偏波面が安定
するため、安定な電界センサを実現できる。(1) Since the plane of polarization of the light wave incident on the light intensity modulation means is stable, a stable electric field sensor can be realized.
（２） 光強度変調手段とレーザ光源，光検出手段を接
続する光ファイバとしてシングルモードで光伝送する光
ファイバを用いているため、モード間の干渉のない安定
な電界センサが実現できる。(2) Since an optical fiber that transmits light in a single mode is used as an optical fiber that connects the light intensity modulating means, the laser light source, and the light detecting means, a stable electric field sensor without interference between modes can be realized.
（３） 光強度変調手段とカップリング損失が少ないの
で、高感度の電界センサが実現できる。(3) Since the coupling loss with the light intensity modulating means is small, a highly sensitive electric field sensor can be realized.
以上の結果より、本考案は、従来報告されているアン
テナの欠点である不安定さを改良した、安定で実用的な
電界アンテナを実現可能である。Based on the above results, the present invention can realize a stable and practical electric field antenna in which the instability, which is a drawback of the conventionally reported antenna, is improved.
第１図は本考案の基本的構成を示す第１の実施例の斜視
図、第２図（ａ），（ｂ）は本考案の具体的構成を示す
第２の実施例の平面図と側面図、第３図は上記第２の実
施例中の光変調器筺体の詳細な構成図、第４図は上記第
２の実施例における光検出器の受信レベルの光ファイバ
曲率半径依存性を示す測定図、第５図は上記第２の実施
例における光検出器の受信レベルの光ファイバ荷重依存
性を示す測定図、第６図は従来例の基本的構成を示すブ
ロック図である。 １……光源、４……レンズ、５……偏光子、６……電気
光学効果を持つ光学結晶、７……アンテナ電極、９……
検光子、10……レンズ、11……光検出器、12……レベル
測定器、13……光変調器、14……偏波面保持ファイバ、
15……シングルモード光ファイバ、16……アンテナ外部
筺体、17……光変調器筺体、18……アンテナ接点、19…
…アンテナロッド、20……光ファイバ導入パイプ、21…
…光ファイバ保護用ゴム。FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment showing a basic configuration of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view of a second embodiment showing a specific configuration of the present invention. FIG. 3 and FIG. 3 show the detailed configuration of the optical modulator housing in the second embodiment, and FIG. 4 shows the dependence of the reception level of the photodetector in the second embodiment on the radius of curvature of the optical fiber. FIG. 5 is a measurement diagram showing the dependence of the reception level of the photodetector on the optical fiber load in the second embodiment, and FIG. 6 is a block diagram showing the basic configuration of a conventional example. 1 ... light source, 4 ... lens, 5 ... polarizer, 6 ... optical crystal having electro-optic effect, 7 ... antenna electrode, 9 ...
Analyzer, 10 Lens, 11 Photodetector, 12 Level measuring device, 13 Optical modulator, 14 Polarization maintaining fiber,
15 Single-mode optical fiber 16 External antenna housing 17 Optical modulator housing 18 Antenna contacts 19
... antenna rod, 20 ... optical fiber introduction pipe, 21 ...
... Rubber for protecting optical fiber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−292262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−150170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−114766（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏ ｌ．88，Ｎｏ．472，ＰＰ．23−28, 1989 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-1-292262 (JP, A) JP-A-62-150170 (JP, A) JP-A-56-114766 (JP, A) Technology of IEICE Research Report Vol. 88, No. 472, PP. 23-28, 1989
Claims (1)
狭い隙間を介して配置し、その隙間に電界強度により光
強度が変化する光強度変調手段を設置し、前記光強度変
調手段から離れた位置に置かれたレーザ光源より無変調
の光信号を光ファイバを用いて伝送し、この光信号を前
記金属体の隙間に生じる電界により前記光強度変調手段
で強度変調し、その強度変調された光信号成分をアンテ
ナ外部の光検出手段に光ファイバを用いて伝送して検出
することにより、電界強度を測定する電界アンテナであ
って、 前記レーザ光源と前記光強度変調手段を結ぶ光ファイバ
に偏波面保持光ファイバを用い、 前記光強度変調手段と前記光検出手段を結ぶ光ファイバ
にシングルモード光ファイバを用いることを特徴とする
電界アンテナ。1. An antenna comprising two electrodes of a metal body constituting an antenna with a narrow gap therebetween, and a light intensity modulating means whose light intensity changes according to an electric field intensity is installed in the gap, and separated from the light intensity modulating means. An unmodulated optical signal is transmitted from a laser light source placed at a position using an optical fiber, and the optical signal is intensity-modulated by the light intensity modulating means by an electric field generated in a gap between the metal members, and the intensity is modulated. An electric field antenna for measuring the electric field intensity by transmitting the detected optical signal component to the light detection means outside the antenna using an optical fiber and detecting the light signal component, and the optical fiber connecting the laser light source and the light intensity modulation means. An electric field antenna using a polarization maintaining optical fiber, wherein a single mode optical fiber is used as an optical fiber connecting the light intensity modulating means and the light detecting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990055223U JP2562287Y2 (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Electric field antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990055223U JP2562287Y2 (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Electric field antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0415073U JPH0415073U (en) | 1992-02-06 |
| JP2562287Y2 true JP2562287Y2 (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=31577982
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990055223U Expired - Lifetime JP2562287Y2 (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Electric field antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2562287Y2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202151U1 (en) * | 2020-08-20 | 2021-02-04 | Публичное акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Северо-Запада" | OPTICAL CURRENT SENSOR |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56114766A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Voltage-electric field measuring instrument by means of light |
| JPH06100619B2 (en) * | 1985-12-24 | 1994-12-12 | 松下電器産業株式会社 | Optical fiber sensor |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP1990055223U patent/JP2562287Y2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．８８，Ｎｏ．４７２，ＰＰ．２３−２８，１９８９ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202151U1 (en) * | 2020-08-20 | 2021-02-04 | Публичное акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Северо-Запада" | OPTICAL CURRENT SENSOR |
Also Published As
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|---|---|
| JPH0415073U (en) | 1992-02-06 |
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