JP3206614B2 - 光電圧センサ - Google Patents
光電圧センサInfo
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- JP3206614B2 JP3206614B2 JP07124493A JP7124493A JP3206614B2 JP 3206614 B2 JP3206614 B2 JP 3206614B2 JP 07124493 A JP07124493 A JP 07124493A JP 7124493 A JP7124493 A JP 7124493A JP 3206614 B2 JP3206614 B2 JP 3206614B2
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- Japan
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- electro
- crystal element
- optic crystal
- optical
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配電線路などの被測定
体の電圧を検出する光電圧センサに関するものである。
体の電圧を検出する光電圧センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の光電圧センサは、図２に示
すように光源（図示せず）からの光を光ファイバ１ａで
導いてコリメータレンズ２ａで平行光とし、偏光子３で
光を反射又は透過させて直線偏光３ａとし、この直線偏
光は１／４波長板４を透過する際に２つの直線偏光４
ａ、４ｂに分かれ、９０°の位相差が生じて円偏光とな
り、電気光学結晶素子５を通過する時に、その結晶に設
けられた電極膜６に印加された電圧に応じて生じる復屈
折を利用して光位相変調を行ない、その光を検光子７へ
透過又は反射させ、コリメータレンズ２ｂで光ファイバ
１ｂへ集光して電圧を検出していた。このような光電圧
センサに用いられる電気光学結晶素子は、例えばＢｉ12
ＧｅＯ20（ＢＧＯと略す）やＢｉ12Ｓi Ｏ20（ＢＳＯと
略す）などのような立方晶系のものが用いられ、切出し
面は三つの結晶軸ｘ＜００１＞、ｙ＜０１０＞、ｚ＜１
００＞に垂直に切り出されている。
すように光源（図示せず）からの光を光ファイバ１ａで
導いてコリメータレンズ２ａで平行光とし、偏光子３で
光を反射又は透過させて直線偏光３ａとし、この直線偏
光は１／４波長板４を透過する際に２つの直線偏光４
ａ、４ｂに分かれ、９０°の位相差が生じて円偏光とな
り、電気光学結晶素子５を通過する時に、その結晶に設
けられた電極膜６に印加された電圧に応じて生じる復屈
折を利用して光位相変調を行ない、その光を検光子７へ
透過又は反射させ、コリメータレンズ２ｂで光ファイバ
１ｂへ集光して電圧を検出していた。このような光電圧
センサに用いられる電気光学結晶素子は、例えばＢｉ12
ＧｅＯ20（ＢＧＯと略す）やＢｉ12Ｓi Ｏ20（ＢＳＯと
略す）などのような立方晶系のものが用いられ、切出し
面は三つの結晶軸ｘ＜００１＞、ｙ＜０１０＞、ｚ＜１
００＞に垂直に切り出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電気光学結晶素子は自然旋光能を有し、結晶の厚みＬで
決まる旋光角Φだけ直線偏光が回転する。ＢＧＯの場合
は受光側から見て反時計方向に回転して直線偏光３ａ’
となる。このためセンサ感度が変化する。そこで結晶軸
ｚ＜１００＞を中心に電気光学結晶素子を回転させたと
きの回転角θとセンサ感度との関係を測定すると、縦軸
に感度をとり横軸に結晶の回転角θをとると図３に示す
ようにセンサ感度曲線ｂがえられ、回転角θ＝Φ／２の
時が感度が最大となる。図中、右は受光側から見て結晶
を時計回り方向に回転させ、左は反時計回り方向に回転
させたとき示している。通常は偏光子の偏向方向はｙ軸
またはｘ軸と一致させているので、結晶の回転角θは０
のところを使用しており、センサ感度の少し低い領域と
なっていた。このセンサ感度の低下した領域は感度の変
化が大きい領域であり、自然旋光能の温度変化が顕著に
表れ、センサ全体の温度特性を悪化させる原因となって
いた。また、電気光学結晶素子を切り出す面方位の精度
や、偏光子及び１／４波長板と電気光学結晶素子の結晶
軸との軸ずれなど、構造上のバラツキが回転角θをバラ
つかせるので、センサの感度のバラツキが大きくなって
いた。本発明は、センサの感度を向上させ、感度のバラ
ツキをなくし、温度特性を安定にすることを目的とす
る。
電気光学結晶素子は自然旋光能を有し、結晶の厚みＬで
決まる旋光角Φだけ直線偏光が回転する。ＢＧＯの場合
は受光側から見て反時計方向に回転して直線偏光３ａ’
となる。このためセンサ感度が変化する。そこで結晶軸
ｚ＜１００＞を中心に電気光学結晶素子を回転させたと
きの回転角θとセンサ感度との関係を測定すると、縦軸
に感度をとり横軸に結晶の回転角θをとると図３に示す
ようにセンサ感度曲線ｂがえられ、回転角θ＝Φ／２の
時が感度が最大となる。図中、右は受光側から見て結晶
を時計回り方向に回転させ、左は反時計回り方向に回転
させたとき示している。通常は偏光子の偏向方向はｙ軸
またはｘ軸と一致させているので、結晶の回転角θは０
のところを使用しており、センサ感度の少し低い領域と
なっていた。このセンサ感度の低下した領域は感度の変
化が大きい領域であり、自然旋光能の温度変化が顕著に
表れ、センサ全体の温度特性を悪化させる原因となって
いた。また、電気光学結晶素子を切り出す面方位の精度
や、偏光子及び１／４波長板と電気光学結晶素子の結晶
軸との軸ずれなど、構造上のバラツキが回転角θをバラ
つかせるので、センサの感度のバラツキが大きくなって
いた。本発明は、センサの感度を向上させ、感度のバラ
ツキをなくし、温度特性を安定にすることを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
め本発明は、光の進行方向に配置した偏光子と、１／４
波長板と、自然旋光能を有する電気光学結晶素子と、検
光子とから成り、上記電気光学結晶素子の周面にあっ
て、光の進行方向に対して垂直もしくは平行に対向する
２面に設けられた電極膜に電界を印加して電圧を検出す
る光電圧センサにおいて、電気光学結晶素子の入射およ
び出射面を電気光学結晶素子の１本の結晶軸に垂直に配
置し、電気光学結晶素子の他の２本の結晶軸のいずれか
１本を偏光子から出射した直線偏光の偏光方向に対し電
気光学結晶素子の旋光方向と反対方向に、透過光路長で
決まる旋光角の半分の角度だけ傾けて配置した電気光学
結晶素子を設けるようにしている。
め本発明は、光の進行方向に配置した偏光子と、１／４
波長板と、自然旋光能を有する電気光学結晶素子と、検
光子とから成り、上記電気光学結晶素子の周面にあっ
て、光の進行方向に対して垂直もしくは平行に対向する
２面に設けられた電極膜に電界を印加して電圧を検出す
る光電圧センサにおいて、電気光学結晶素子の入射およ
び出射面を電気光学結晶素子の１本の結晶軸に垂直に配
置し、電気光学結晶素子の他の２本の結晶軸のいずれか
１本を偏光子から出射した直線偏光の偏光方向に対し電
気光学結晶素子の旋光方向と反対方向に、透過光路長で
決まる旋光角の半分の角度だけ傾けて配置した電気光学
結晶素子を設けるようにしている。
【０００５】
【作用】したがって、センサ感度の極大点を使って計測
するようにしている。
するようにしている。
【０００６】
【実施例】本発明を図１に示す実施例について説明す
る。図２と同一のものには同一の符号を付して詳細な説
明を省略する。８は結晶素子の厚みＬのＢＧＯ、結晶軸
ｘ＜００１＞、ｙ＜０１０＞、ｚ＜１００＞のうち、入
射面および出射面を結晶軸ｚ＜１００＞に対し垂直に切
出し配置し、結晶軸ｙ＜０１０＞を偏光子から出射した
直線偏光の偏光方向に対し、電気光学結晶素子の旋光方
向と反対方向に、電気光学結晶素子を傾けて切り出して
いる。その傾き量は電気光学結晶素子の旋光能をΦ0 と
し、旋光角をΦとするとΦ＝Ｌ×Φ0となり、旋光角Φ
の半分の量傾けて切り出している。いま、ＢＧＯの厚み
Ｌを２ｍｍとし、ＢＧＯの旋光能Φ0 が１０．２ｄｅｇ
／ｍｍであるので、旋光角Φは２０．４ｄｅｇとなり、
その半分の量１０．２ｄｅｇ傾けて切り出している。こ
のように構成したＢＧＯの電極膜６に１００Ｖの電圧を
印加すると図３に示すセンサ感度曲線ａのようになっ
た。したがって偏光子３から出射された直線偏光３ａは
１／４波長板４を透過する際に２つの直線偏向４ａ、４
ｂに分かれ、９０°の位相差が生じて円偏光となる。こ
の円偏光が光学結晶素子５を通過しおわるまでに旋光角
Φだけ受光側から見て反時計回りに回転を受ける。一
方、結晶軸のほうは、偏光子３の偏光方向３ａに対し、
その旋光角の半分に等しい大きさで旋光方向と反対方向
へ傾けてあるので、図３のセンサ感度曲線ａにおいて回
転角θが０°のときセンサ感度が最大値をとるようにな
る。なお、この実施例では結晶軸ｙ、ｘを上面及び側面
の法線に対してΦ／２だけ傾くように結晶を切り出した
が、結晶軸に対し上面及び側面を垂直に切り出した結晶
をｚ軸を軸にしてΦ／２だけ傾けても同じ効果が得られ
る。
る。図２と同一のものには同一の符号を付して詳細な説
明を省略する。８は結晶素子の厚みＬのＢＧＯ、結晶軸
ｘ＜００１＞、ｙ＜０１０＞、ｚ＜１００＞のうち、入
射面および出射面を結晶軸ｚ＜１００＞に対し垂直に切
出し配置し、結晶軸ｙ＜０１０＞を偏光子から出射した
直線偏光の偏光方向に対し、電気光学結晶素子の旋光方
向と反対方向に、電気光学結晶素子を傾けて切り出して
いる。その傾き量は電気光学結晶素子の旋光能をΦ0 と
し、旋光角をΦとするとΦ＝Ｌ×Φ0となり、旋光角Φ
の半分の量傾けて切り出している。いま、ＢＧＯの厚み
Ｌを２ｍｍとし、ＢＧＯの旋光能Φ0 が１０．２ｄｅｇ
／ｍｍであるので、旋光角Φは２０．４ｄｅｇとなり、
その半分の量１０．２ｄｅｇ傾けて切り出している。こ
のように構成したＢＧＯの電極膜６に１００Ｖの電圧を
印加すると図３に示すセンサ感度曲線ａのようになっ
た。したがって偏光子３から出射された直線偏光３ａは
１／４波長板４を透過する際に２つの直線偏向４ａ、４
ｂに分かれ、９０°の位相差が生じて円偏光となる。こ
の円偏光が光学結晶素子５を通過しおわるまでに旋光角
Φだけ受光側から見て反時計回りに回転を受ける。一
方、結晶軸のほうは、偏光子３の偏光方向３ａに対し、
その旋光角の半分に等しい大きさで旋光方向と反対方向
へ傾けてあるので、図３のセンサ感度曲線ａにおいて回
転角θが０°のときセンサ感度が最大値をとるようにな
る。なお、この実施例では結晶軸ｙ、ｘを上面及び側面
の法線に対してΦ／２だけ傾くように結晶を切り出した
が、結晶軸に対し上面及び側面を垂直に切り出した結晶
をｚ軸を軸にしてΦ／２だけ傾けても同じ効果が得られ
る。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように構成したので、センサ
の感度を最大値のところで計測するのでＳＮ比が向上し
て高精度となる。また、旋光角が温度変化しても感度の
変化はほとんどないのでセンサとしての温度特性が安定
する。さらに、結晶の面方位のずれ、偏光子や波長板と
結晶軸との軸ずれ、結晶の厚みの精度による旋光角の変
化等構造上のバラツキが生じても感度はほぼ一定である
ので、出力特性のバラツキのないセンサとなる。
の感度を最大値のところで計測するのでＳＮ比が向上し
て高精度となる。また、旋光角が温度変化しても感度の
変化はほとんどないのでセンサとしての温度特性が安定
する。さらに、結晶の面方位のずれ、偏光子や波長板と
結晶軸との軸ずれ、結晶の厚みの精度による旋光角の変
化等構造上のバラツキが生じても感度はほぼ一定である
ので、出力特性のバラツキのないセンサとなる。
【図１】本発明の実施例を示す光電圧センサの構成図。
【図２】従来の光電圧センサの構成図。
【図３】結晶の回転角とセンサ感度との関係図。
１ａ、１ｂ 光ファイバ ２ａ、２ｂ コリメータレンズ ３ 偏光子 ４ １／４波長板 ５ 電気光学結晶素子 ６ 電極膜 ７ 検光子 ８ 電気光学結晶素子
Claims (1)
- 【請求項１】 光の進行方向に配置した偏光子と、１／
４波長板と、自然旋光能を有する電気光学結晶素子と、
検光子とから成り、上記電気光学結晶素子の周面にあっ
て、光の進行方向に対して垂直もしくは平行に対向する
２面に設けられた電極膜に電界を印加して電圧を検出す
る光電圧センサにおいて、電気光学結晶素子の入射およ
び出射面を電気光学結晶素子の１本の結晶軸に垂直に配
置し、電気光学結晶素子の他の２本の結晶軸のいずれか
１本を偏光子から出射した直線偏光の偏光方向に対し電
気光学結晶素子の旋光方向と反対方向に、透過光路長で
決まる旋光角の半分の角度だけ傾けて配置した電気光学
結晶素子を具えたことを特徴とする光電圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07124493A JP3206614B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 光電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07124493A JP3206614B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 光電圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258352A JPH06258352A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3206614B2 true JP3206614B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=13455096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07124493A Expired - Fee Related JP3206614B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 光電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206614B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000258465A (ja) | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Hitachi Ltd | 光電圧センサ |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP07124493A patent/JP3206614B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06258352A (ja) | 1994-09-16 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |