JP2663980B2 - 電界の予め定めた方向成分を測定するためのファイバ光学センサ - Google Patents

電界の予め定めた方向成分を測定するためのファイバ光学センサ

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、 ａ）円板の形を有する圧電体、 ｂ）一定の長さ区分で圧電体と固定結合しているガラス
繊維及び ｃ）ガラス繊維の長さの変化を検出するための、２モー
ド干渉計又は偏光干渉計からなる手段を有し、その際 ｄ）前記ガラス繊維は、平面状円板面に対する法線によ
り与えられるディスク法線を中心に螺旋状に巻き付けら
れている、電界の予め定めた方向成分を測定するための
ファイバ光学センサに関する。
［従来の技術］ 電界強度を測定するに当り、ポッケルス効果あるいは
カー効果のような電気光学効果が使われる。その際に特
定の物質では、屈折率が印加電界強度の直線的に比例し
（ポッケルス効果）もしくはその２乗に比例して（カー
効果）変化するという事実が利用される。更に、これら
の物質が一定の対称性を有する場合、電界の予め定めた
方向成分を測定することもできる。所謂ポッケルスセン
サーはしばしば周囲の作用因子（例えば湿度）に敏感に
反応する、高度な光学品質を有する高価な単結晶物質を
必要とし、所謂カーセンサーはその低い感度のために主
に高い電界強度に好適である。これらの欠点は、電界強
度を逆圧電効果により測定する場合に回避することがで
きる。このために、電界中の圧電体の寸法変化は、干渉
測定方法で測定することのできるガラス繊維の長さの変
化に転換される。
これに関しては、T.ヨシノ及びその他共著“ファイバ
光学・ファブリー・ペロ干渉計とそのセンサーの利用”
［“Fiber−optic−Fabry−Perot Interferometer and
its Sensor Application",IEEE J.of Quant.Electr.QU
−18 1624（1982）］に記載されている。そこには、圧
電セラミックス（PZTと略称）製の円板の囲りにファイ
バ光学・ファブリー・ペロ干渉計を巻きつけかつその円
板に交流電流を印加することが提案されている。PZTの
周期的な寸法変化は、ファイバ光学・ファブリー・ペロ
干渉計に入力結合された光の周期的強度変化をもたら
す。
他の文献：“圧電重合体コーチングを使用する、電界
に感応する光ファイバ（Electric Field Sensitive Opt
ical Fibre Using Piezoelectric Polymer Coating）"
L.J.Donalds及びその他共著，“Electr.Lett."18巻,327
頁（1982年）］では圧電重合体で被覆されたガラス繊維
及びマッハ・ツェンダー干渉計を、電界強度を測定する
のに使用する測定装置が開示されている。
米国特許第4,477,723号明細書は、電界を測定するた
めの圧電測定装置を開示した、該測定センサは圧電平板
からなり、該平板にガラス繊維が固定配設される。有利
には、圧電材料としては、電気的の極性化された結晶質
PVDFが使用される。極性化は繊維の長手方向に対して直
角に行われる。このようなセンサでは、マッハ・ツェン
ダー干渉計を用いて電界を測定することができる。
公知のすべての圧電センサは、米国特許第4,477,723
号明細書に記載のものを含めて、電界の方向が知られて
いる場合に電界強度を測定する。しかし、該センサは、
電界の強度もその方向も測定しようとする場合には使用
することができない。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、冒頭に記載した形式の電界の予め定
めた方向成分を測定するためのファイバ光学センサであ
って、該センサによって自由に予め決定可能な方向にあ
る電界の方向成分だけを正確に測定するものを提供する
ことである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題は、本発明によれば、特許請求の範囲第1,3
及び４項記載の特徴を有する冒頭に記載した形式のセン
サにより解決される。
従って、本発明の要旨は、圧電体の形状、圧電体に対
するガラス繊維の固定方式、圧電体の材料の晶族及び結
晶構造学的方向を相互に、電界の１つだけの成分が検出
され、該センサがほかの全ての成分には感応しないよう
に調和させることである。
この目的のために、当該の晶族に関して、所定の方向
成分を基準とした結晶構造学的配向ないしは結晶構造学
的配向を基準としたガラス繊維の所定の長手方向区分を
本発明による表に基づき如何に選択すべきかが該表に記
載されている。
その他の有利な実施態様は、別の請求項から明らかで
ある。
実施例 次に図示の実施例につき本発明を詳細に説明する。
第１の実施例において、円板形の圧電体を備えたファ
イバ光学センサについて詳説する。
第１図には電界の１つの方向成分を測定するための本
発明による装置が図示されている。レーザ１はコヒーレ
ント光を発生する。該ビームはマッハ・ツェンダー干渉
形のために典型的な方式でに第１のビームスプリッタ2a
により２つの部分光波に分割される。第１の部分光波は
偏光子を有する第１のガラス繊維5aに入力結合されかつ
第２部分光波は第２のガラス繊維5bに入力結合される。
第１のガラス繊維5aはファイバ光学センサとして機能す
る。該ガラス繊維は一定の長さ区分で圧電体４と固定結
合されている。第２のガラス繊維5bは参照光路として働
く。ビームスプリッタ2b中で両方の部分光波はコヒーレ
ントに重ね合わされかつ検出器３に送られる。
例えば、交番電界強さＥが圧電体４に作用すると、そ
れにより逆圧電効果によりガラス繊維5aの長さの周期的
変化が生じる。その長さの変化はガラス繊維5a中を導通
する部分光波の位相偏移をもたらす。その結果として、
ビームスプリッタ2bから出る光の強さが変化し、それが
最終的に検出器３で測定される。電界の所定の方向では
位相偏移は電界強度に正比例するので、測定された強度
から直ちに電界強度が明らかである。
第２図はファイバ光学センサ自体を示す。該圧電体４
は円板形を有する。ガラス繊維5aは所定長さ区分で、機
械的なプレストレスを受けて円板の周面６に固定されて
いる。ガラス繊維5aが円板の周面に数回（この例では２
回）巻き付けられているのが有利である。このようにし
て、位相偏移に対する円板の円周変化の作用が数倍にも
なる。
本発明の要旨は、圧電体の形状、ガラス繊維5aを圧電
体４に固定する方式及び圧電体を構成する材料の晶族及
び結晶配向を、圧電体が正確に１つの本体軸を有し、該
軸は、電界の１つの方向成分のみが逆圧電効果により該
軸に対して平行であるガラス繊維5aに作用し得るように
相互調和させることである。従って、この圧電体軸に対
して垂直である電界の方向成分はガラス繊維5aの長さを
変化させることができない。
周知のようにして、結晶の配向を説明することのでき
る直交座標系を結晶に関係づけることができる。第２図
では、選択した結晶の配向が３つの直交軸a1,a2,a3によ
り示されている。軸a3は円板の法線に対して平行であ
る。それ故、a1,a2の両方の軸は、円板の主面に平行で
ある面に存在する。この面におけるそれらの配向は任意
である。ここでは、圧電体軸ｈは円板の法線に対して平
行である。
表Ｉに、どの晶族が円板形の圧電体に好適でありかつ
結晶配向をその都度どのように選択すべきかが記載され
ている。晶族の表示に当ってシェーンフリースもしくは
国際表記法を適用する。各晶族に対しては、どの結晶軸
（Ｘ軸/Y軸/Z軸）が軸a3であるかが記載されている。晶
族の表記は、J.F.ニュー（Nve）著、“結晶の物性（Phy
sical Properties of Crystals）”（Oxford Universit
y Press出版、1967年）中に記載されているような協約
に相当する。
第３図は、ファイバ光学センサの機能を説明する図で
ある。場のベクトルＥを有する電界は、ファイバ光学セ
ンサの位置で、図示されている方向に作用しかつ圧電体
の軸ｈと角度αを形成する。ベクトルＥは圧電体の軸ｈ
に平行な方向成分Ehそれに対して垂直方向Esに分解され
る。しかしながら、ファイバ光学センサは、方向成分Eh
だけが逆電圧効果により円板の円周の変化をもたらすの
で、その方向成分だけを“感知（sehen）”する。従っ
て、圧電体の軸ｈ、即ち円板の放線の配向が、電界のど
の方向成分を測定するかを決定する。
圧電体４が、電気的に分極しかつ機械的に延伸したPV
DF（ポリ弗化ビニリデン、晶族C2v）、α−石英（晶族D
3）、電圧セラミックス（PZT、晶族Ｃ∞ｖ）又はニオブ
酸リチウム（LiNbO3、結晶群C3v）より成ると優れてい
る。好適な実施例では、円板は直径約10mm及び厚さ１〜
3mmを有する。圧電体が例えばPVDFにより成りかつPVDF
がＹ−結晶軸に延伸されかつＺ−結晶軸に分極する場
合、電界1V/cmは約0.03Åの円周の変化を惹起する。ガ
ラス繊維を該円板の周辺に10回巻き付けると、630nmの
波長で4.10-4radの位相偏移が生じる。
次に、ファイバ光学センサの別の優れた構成を記載す
る。第２の実施例では平板形の圧電体４を備えたファイ
バ光学センサを説明する。
第４図は相応するファイバ光学センサを示す。該圧電
体４は長方形の平板形を有する。ガラス繊維5aは平板の
主面７上で長手方向に直線状で固定されている。ガラス
繊維5aを固定するために、該平板に例えば直線状の溝が
設けられていてよく、この溝中にガラス繊維を嵌合し接
着剤を注入する。この場合にも、結晶配向は３つの軸a
1,a2,a3で表わされている。圧電体軸ｈは、ガラス繊維5
aの所定の長さ区分が平板と結合された直線の方向にあ
る、即ちガラス繊維5aに対して平行に、この場合には平
板の長手方向に存在する。
種々の晶族のために圧電体４の結晶配向をどのように
選択すべきかも同様に表Ｉから明らかである。軸a1及び
a2は両方とも圧電体軸ｈに対して垂直であるが、それ以
外は任意の配向を有する。それ故、前記の条件（表Ｉ）
を満たしさえすれば、圧電体は別の細長い形を有してい
てもよい。
第５図は、圧電体４が中空円筒として構成されている
第４図と等価の構成を表わす。ガラス繊維5aは中空円筒
中に例えば接着剤で固定されている。
第３の実施例では、圧電体４が同様に平板の形状を有
するが、平板の法線に平行である電界の方向成分を測定
するファイバ光学センサを記載する。
第6a〜ｃ図は、この種のファイバ光学センサの３つの
実施例を示す。外面的には第４図に図示したものとは異
なっていない。それ故、同じ部材には同じ参照番号が付
けられている。それらはそれぞれ結晶配向により異なっ
ており、３つの組になっている直交軸a1,a2,a3により表
されている。圧電体軸ｈは既に記載したように平板の主
面に対して常に垂直、即ち平板の法線に対して平行であ
る。
第6a図には、軸a3はＺ−結晶軸又はＹ−結晶軸（それ
ぞれ晶族に応じて）である。他の２つの軸a1及びa2は平
板の主面に平行な面に存在する。その配向は任意であ
る。表IIには、この実施例が好適である晶族が挙げられ
ている。軸a3がＹ−結晶軸に相当する唯一のものは晶族
XC2であることを注目すべきである。
これまでの実施例では、それぞれ１つだけの結晶軸方
向において決まっていた。ところで以下の実施例では、
それぞれ２つの軸方向、即ち圧電体軸ｈに平行な結晶軸
及びガラス繊維5aを基準として正確に一定の方向にある
第２の結晶軸が特定されている。
第6b図及び第6c図は、晶族D2,D2d,T,Td,D4,D6（シェ
ーンフリース表記法）に好適な実施形が示されている。
これらの晶族では、ガラス繊維5aの方向がa1とa2の２つ
の軸がなす角度を２等分する方向に向いている必要があ
る。表IIIは上記の晶族に好適な結晶配向を記載したも
のである。
４つの全ての晶族D2,D2d,T,Tdのためには、軸a3はＸ
−結晶軸、Ｙ−結晶軸又はＺ−結晶軸の１つに相当し得
る。例えば、軸a3がＸ−結晶軸である場合、ガラス繊維
はＸ−結晶軸とＹ−結晶軸がなす角度を２等分する方向
Wyz又はＷ−yzに位置する。感度を２等分するWyzは正の
Ｙ−軸と正のＺ−軸との間に位置する角度２等分方向で
あり、かつ角度を２等分するＷ−yzは負のＹ−軸と正の
Ｚ−軸との間に位置する方向である。両者の２等分線Wy
zとＷ−yzとは相互に垂直である。角度を２等分するWz
x,W−zx,Wxy,W−Xyも同様の意味である。
両者の晶族D4,D6は晶族D2,D2d,T,Tdとは、第３の変
形、即ちＺ−結晶軸が軸a3に相当しかつガラス繊維が角
度を２等分する方向Wxy,W−xyに存在するという変形が
存在しないという点で異なっている。
第6d図には、晶族D3,D3hに好適な結晶配向が図示され
ている。ここでは軸a1はガラス繊維5aに平行である。軸
a3はＸ−結晶軸でありかつ軸a1はＹ−結晶軸である（表
III参照）。
最後に、第6e図には晶族S4に好適な結晶配向が図示さ
れている。軸a3はＺ−結晶軸である。ガラス繊維はＸ−
結晶軸（第6d図）又はＹ−結晶軸（第6e図）の方向であ
る。
他の実験により、ガラス繊維5aに対して平行な電界の
方向成分を測定する第２の実施態様に関しては晶族Ｔ及
びTdも好適であることが明らかになった。
この事実を明らかにするために、前記の表Ｉを次の２
つの新しい表IV及びＶに代える。
記載の仕方において次の新しい表は前記の表とは、結
晶の根拠とした座標系（結晶Ｘ−軸、Ｙ−軸、Ｚ−軸）
ではなくて、可能な限り直接対称軸（回転軸）を採用す
るという点で異なっている。
以下の表IVは、内容的には表Ｉと完全に一致する。該
表は、どの晶族が円板の形の圧電体（４）のために好適
でありかつどのようにして円板法線に対する結晶配向を
線すべきかを示す。
表Ｖは晶族T,Tdについて付記した表Ｉに相当する。該
表は、ガラス繊維に対して平行であるかもしくは平板の
長手方向に位置する電界成分を測定する実施形に好適で
ある晶族を明らかにする（第４図、第５図）。ガラス繊
維に平行な回転軸の配向だけが決定しており、他の回転
軸の配向は任意である。
晶族D3（例えば石英）の圧電体を有する円板形センサ
（第２図）の例により本発明を再度詳説する。
圧電効果による伸び率の行列はこの場合公知である
（例えばJ.F.ニュー参照）： d11 −d11 ０ d14 ０ ０ ０ ０ ０ ０ −c14 −2d11 ０ ０ ０ ０ ０ ０ それ故、Ｘ−結晶軸（２回軸）の方向にある電界はＸ
−軸方向の長手方向の伸び、Ｙ−軸方向の横方向の伸び
及びＸ−軸を中心とする（長手方向の）剪断（即ちＹ−
Ｚ−面における剪断）を生ずる。
Ｙ−結晶軸方向における電界はＹ−軸とＺ−軸を中心
とする剪断を惹起する。
最後にＺ−結晶軸（３回軸）の方向における電界は概
して伸びを生じない。
今や専ら、円板法線に対して平行な方向成分を検出す
るためには、Ｘ−結晶軸は円板法線に平行でなければな
らない。円板法線に平行である、発生電界の成分により
惹起される横方向の伸びが円板の円周の変化、ひいては
ガラス繊維の長さの変化に対する唯一の可能な電界作用
因子である。Ｙ−軸に沿って電界が発生する剪断は円板
の円周に対して作用しない。
従って、円周の相対的変化に関して以下の方程式： が成り立ち、ここでＥ（x,in）は圧電体中で２回の回転
軸と一致する円板法線の方向に存在する電界の成分であ
り、係数1/2は、相応する伸びが半径方向はなく、Ｙ−
軸に沿っただけ作用するという事実に基づく。
同様にして、すべての他の実施態様の作動形式も説明
することができる。
表II及びIIIに記載の実施態様は、明瞭な説明のため
に、詳細群Ｄ∞について補充して次の表VI a及びVI bに
総括した。表VI a及びVI bは、圧電体が平板形を有しか
つガラス繊維に対して垂直方向の電界の方向成分を測定
する実施態様に好適である晶族を示すものである（第6a
図〜第6e図）。所定の方向成分に平行（‖）もしくは垂
直（⊥）である回転軸及びガラス繊維の結晶配向に対す
る方向が確定している。一般にガラス繊維に対してはい
くつかの方向が可能であり、その際にガラス繊維の長さ
の相対的変化はその方向に左右されるので、場合によっ
ては付加的に、長さ変化の消滅する方向が与えられる。
それ故、この方向にガラス繊維を配向させるべきではな
い。相応して、ガラス繊維が最大の伸びを示す方向が存
在する。しかしいずれの場合も、ガラス繊維の所定の長
さ区分は予め定めた方向成分に対して垂直である。
晶族C2vに関しては、いずれにせよガラス繊維の認容
されない配向は存在しない。即ちd23とd21、ないしはd
32とd31が同じ符号を有する場合、根は負である。この
ことは認容されない角度αが存在しないことを表わす。
S4に関しては相互に垂直である認容されない方向が生
じることを注意すべきである。
最後に、結晶群C4,C6,C∞,C4v,C6v,C∞ｖの場合に
は、ガラス繊維が予め定めた方向成分に対して垂直であ
る限り、ガラス繊維の配向は任意である。
実際には、表VI a及びVI bから特に有利な実施態様の
２つの群類が明らかである。その１つでは平板法線が予
め定めた方向成分に対して平行であるように選択され
（第6a図〜第6e図）かつ他方の１つでは平板法線が予め
定めた方向成分に対して垂直であるように選択される。
第７図は最後に挙げた配置の原理を示すものである。
第７図は例えば第6e図から、第6e図の平板を狭くかつ同
時に太くすると得られる。それ故、第6a図〜第6e図によ
るすべての実施態様（平板の法線が所定の方向成分に対
して平行）には第７図により（平板の法線が所定の方向
成分に対して垂直）相応する実施形が存在することが明
らかである。
本発明に好適である市販の圧電材料には、α−石英
（D3）、ニオブ酸リチウム（C3v）、チタン酸バリウム
（C4v）、GaAs（Td）及び圧電セラミックス（PZT,C6v）
並びに圧電重合体PVDF及び類縁物質（C2v）が包含され
る。
高感度のセンサのためには、圧電効果による伸び率di
jが大きくかつ強い内部電界Ｅ（x,in）に関して低い相
対誘電率εijを有すべきである。伸び率と誘電率との比
は典型的には0.1・10-12C/N（PZT）〜２・10-12C/N（PV
DE）の範囲内にある。PZTが高い伸び率を有するにもか
かわらず誘電率が高いためにその有用性は若干低い。石
英はd11/ε11−0.51・10-12C/Nで中間範囲内にある。
高い誘電率εijはセンサの感度を低くするばかりでな
く、測定すべき電界の著しいひずみを惹起する。それ
故、石英は誘電率が比較的低いので、多大な利点を有す
る。更に、伸び率及び誘電率に対する温度の影響が低く
かつ電気抵抗が高い。それ故、例えば偏波の周波数依存
性をもたらし得る電荷担体移動の影響は無視し得るぐら
い小さい。最後に石英は優れた長時間安定性を有する。
一般に、圧電体中の内部電界の方向は外部電界の方向
とは異なっていることに注意すべきである。外部電界が
（幾何学的な）圧電体軸にかつまた結晶軸に平行である
場合にだけ、方向が一致する。それにもかかわらず円板
の法線もしくは平板法線に平行な内部電界の成分は外部
電界と円板もしくは平板法線あるいはガラス繊維に対す
る平行な成分は、常に外部電界と、円板ないし平板法線
又はガラス繊維とがなす角度の余弦に比例する。その際
に、比例係数は相対誘電率及び圧電体の形体に左右され
る。
これに対して、所定方向成分に対して平行である結晶
学的優先方向が圧電体の軸と一致しない場合、圧電体の
軸と測定される方向成分との間には簡単な関係はもはや
ない。
材料のPVDF、PZT、LiNbO3及びα−石英等も平板又は
中空円筒形の圧電体にも好適であることは明らかであ
る。実施態様にとっての決定的なのは唯一前記の晶族に
含まれているかどうかである。
記載したすべての実施例において、ガラス繊維5aは所
定の長さ区分（平板又は円板に接着させたガラス繊維部
分）で圧電体と、逆圧電効果により惹起される圧電体４
の寸法の変化がガラス繊維5aの長さの可能な最大可能な
変化をもたらすように結合している。これは本発明の優
れた実施態様に相当する。
このことは次の説明から明らかである。例えば第6d図
による実施形で軸a1が正確にはガラス繊維5aに平行では
なく、それらが一定の角度をなす場合に、本願によりフ
ァイバ光学センサは方向敏感性である。しかしながら、
与えられた電界強度で、第6d図に図示された結晶軸に比
べてあまり強くは延伸されず、最大の伸びではない。
第6a図〜第6e図につき詳設した実施例では、説明を明
瞭にするために平板形の圧電体４について記載した。そ
の理由は、平板の主面と平板の法線を簡単に示すことが
でき、従って電圧体軸ｈを表わすような優先方向を示す
ことができるからである。しかし、本発明は平板形の圧
電体４に限定されるものではないことを強調したい。
可能な圧電体の形状は次の点を考慮して予測すること
ができる。
理想的な形状は楕円体である。それというのも静電的
理由から圧電体中の場が常に均一だからである。他の形
状では縁部で、即ち表面近くで、小さい又は大きい場の
ひずみが生じる。圧電体が３つの相互に直交する幾何学
的な相対軸を有する場合（表Ｉ〜VIの実施形が該当す
る）、センサー信号に対する縁の場のひずみによる作用
は対称性であるが故に相殺される。
しかし３つの直交対称軸を有していない形状も可能で
ある（例えば円錐台、半球）。その際にはガラス繊維の
方向に関してある程度の制限が考慮さえるべきである。
更に、記載の優れた実施例では所定の方向成分が圧電
体の幾何学的な対称軸と重なることに注目すべきであ
る。あるいは換言すれば、結晶優先方向は常に幾何学的
な対称軸と一致する。
部分光波の位相偏移をマッハ・ツェンダー干渉計で測
定する代りに、任意の干渉測定法を適用することができ
る。特に、ガラス繊維5aをファイバ光学ファブリー・ペ
ロ干渉計として構成する優れた実施態様がある。ファイ
バ光学ファブリー・ペロ干渉計に関する詳細は冒頭に挙
げたヨシノ及びその他共著による文献から明らかであ
る。
第6a図〜第6e図による実施例では、ガラス繊維が無条
件に直線で圧電体と結合している必要はない。湾曲線も
可能である。他の特に優れた実施例によれば、ガラス繊
維の長さの変化を検出するための装置は２モード干渉計
である［例えばJ.N.Blake及びその他共著、“Strain ef
fects on higliy elliptical core taro−mode fiber
s",“Optics Letters",Vo1,12,No.9,732頁以下（1987
年）又はB.Y.Kim及びその他共著，“Use of higliy ell
iptical core fibers for two−mode fiber devices",
“Optics Letters",Vo1,12,No.9,729頁以下（1987
年）］。この２モード干渉計はマッハ・ツェンダー干渉
計よりもガラス繊維の長さの変化に対して著しく低い感
度を有していが非常に簡単にかつ経費の点で有利に実施
することができる。
２モード干渉計と同様の利点を、同様に優れている偏
光干渉計［W.Eickhoff著，“Optics Letters",6,204頁
（1981年）］が有する。その際に相互に直角に偏光した
２つのモードを干渉させると、モードはガラス繊維の長
さが変化すると異なる位相偏移を受ける。
最後に、本発明は、高感度でありかつ簡単に製造する
ことのできる、電界の一定の方向成分を測定するための
ファイバ光学センサを開示するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は電界の１つの方向成分を測定するための本発明
による装置を示す図、第２図は円板形の圧電体を備えた
ファイバ光学センサを示す図、第３図は第２図によるフ
ァイバ光学センサの機能を示す図、第４図は平板形の圧
電体を備えたファイバ光学センサを示す図、第５図は中
空円筒形の圧電体を備えたファイバ光学センサを示す
図、第6a図、第6b図、第6c図、第6d図及び第6e図は圧電
体軸が平板の法線に対して平行である平板形の圧電体を
備えたファイバ光学センサを示す図、第７図は圧電体軸
が平板の法線に対して垂直である平板形の圧電体を備え
たファイバ光学センサを示す図である。 １……レーザ、2a,2b……ビームスプリッタ、３……検
出器、４……圧電体、5a,5b……ガラス繊維、６……円
板の周面、７……主面、Ｅ……場のベクトル、Eh,Es…
…方向成分、a1,a2,a3……結晶軸、ｈ……圧電体軸。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）円板の形を有する圧電体（４）、 ｂ）所定の長さ区分で圧電体（４）と固定結合している
    ガラス繊維（5a）及び ｃ）ガラス繊維（5a）の長さの伸びを検出するための、
    ２モード干渉計又は偏光干渉計からなる手段を有し、そ
    の際 ｄ）前記ガラス繊維は、平面状円板面に対する法線によ
    り与えられる円板法線を中心に螺旋状に巻き付けられて
    いる、電界の予め定めた方向成分を測定するためのファ
    イバ光学センサにおいて、 ｅ）圧電体（４）が、晶族C2,C2v,C4,C4v,C3,C3v,C6,C6
    v,D3,D3hの１つに属する結晶であり、かつ ｆ）円板法線に対して平行である結晶学的回転軸によっ
    て与えられる、圧電体（４）の結晶学的配向が以下の
    表： から選択され、 ｇ）予め定めた方向成分が円板軸と合致し、かつ ｈ）予め定めた方向成分に対して垂直である電界の成分
    がガラス繊維の長さの変化を惹起しないことを特徴とす
    る、電界の予め定めた方向成分を測定するためのファイ
    バ光学センサ。
  2. 【請求項２】ガラス繊維（5a）が少なくとも１回円板状
    圧電体（４）に巻き付けられている、請求項１記載のフ
    ァイバ光学センサ。
  3. 【請求項３】ａ）平板の形を有する圧電体（４）、 ｂ）所定の長さ区分で圧電体（４）と固定結合している
    ガラス繊維（5a）及び ｃ）ガラス繊維（5a）の長さの伸びを検出するための、
    ２モード干渉計又は偏光干渉計からなる手段を有する、
    電界の予め定めた方向成分を測定するためのファイバ光
    学センサにおいて、 ｄ）ガラス繊維（5a）が所定の長さ区分で所定の方向成
    分に対して平行であり、 ｅ）圧電体（４）が、晶族C2,C2v,C3,C3v,C4,C4v,C6,C6
    v,D3,D3h,T,Tdの１つに属する結晶であり、 ｆ）ガラス繊維（5a）に対して平行である結晶学的回転
    軸によって与えられる、圧電体（４）の結晶学的配向が
    以下の表： から選択され、かつ ｇ）予め定めた方向成分に対して垂直である電界の成分
    がガラス繊維の長さの変化を惹起しないことを特徴とす
    る、電界の予め定めた方向成分を測定するためのファイ
    バ光学センサ。
  4. 【請求項４】ａ）平板の形を有する圧電体（４）、 ｂ）所定の長さ区分で圧電体（４）と固定結合している
    ガラス繊維（5a）及び ｃ）ガラス繊維（5a）の長さの伸びを検出するための、
    ２モード干渉計又は偏光干渉計からなる手段を有し、そ
    の際 ｄ）前記ガラス繊維（5a）は、所定の長さ区分で予め定
    めた方向成分に対して垂直である、電界の予め定めた方
    向成分を測定するためのファイバ光学センサにおいて、 ｅ）圧電体（４）が、晶族C2,C2v,C4,C4v,C6,C6v,D2,D2
    d,D3,D3h,D4,D6,S4,T,Tdの１つに属する結晶であり、か
    つ ｆ）予め定めた方向成分に対して平行もしくは垂直であ
    る結晶学的回転軸によって与えられる、圧電体（４）の
    結晶学的配向が以下の表： から選択され、かつ ｇ）予め定めた方向成分に対して垂直である電界の成分
    がガラス繊維の長さの変化を惹起しないことを特徴とす
    る、電界の所定の方向成分を測定するためのファイバ光
    学センサ。
  5. 【請求項５】ガラス繊維（5a）が平板表面の一方の溝に
    固定されている、請求項３又は４記載のファイバ光学セ
    ンサ。
  6. 【請求項６】平板法線が予め定めた方向成分に対して平
    行である、請求項４記載のファイバ光学センサ。
  7. 【請求項７】平板法線が予め定めた方向成分に対して垂
    直である、請求項４記載のファイバ光学センサ。
  8. 【請求項８】圧電体（４）の寸法変化がガラス繊維の長
    さの最大可能な変化を惹起するように、ガラス繊維（5
    a）の一定の長さ区分の方向が結晶学的配向に対して選
    択されている、請求項６又は７記載のファイバ光学セン
    サ。
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