JP3696482B2 - センシング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電磁波を光信号に変換して検出するセンシング装置に係り、特に、無線通信や放送などに使用される信号電波の検出、あるいはＥＭＣ分野における電界の強度や周波数の検出および電磁ノイズの検出に好適なセンシング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信網の発展に伴い、主要な情報伝送媒体である電波の利用密度が増加し、その帯域はより高周波へと広がっている。通信システムにおいても、高周波化が比較的容易である光ファイバ伝送と無線との融合が進んでいる。
【０００３】
また、コンピュータなどの情報機器や通信装置、ロボットなどのＦＡ機器、自動車の制御装置など多くの電子装置は、外部から到達する電磁波の影響を受けて誤動作する危険を常に持っている。外来電磁波への対策を行うには、まず各装置や機器が発生する電磁波を正確に測定することが重要である。そこで、光変調器にアンテナロッドを接続して、電磁波を光信号に直接に変換して、その光信号の強度や周波数などを検出することで、電磁波を測定することができるセンシング装置が開発されている。
【０００４】
図３は、従来のセンシング装置の構成の一例を示す。図４は、そのセンシング装置に用いられる反射型光変調器の構成を示す図である。図３において、矢印付きの破線は、光が伝搬される向きを示す。
【０００５】
図４に示すように、ニオブ酸リチウム結晶を基板１６とし、その上にチタン拡散による入出射光導波路９、位相シフト光導波路１０ａ,１０ｂと反射部１１からなる反射型の分岐干渉型光導波路と分割構造の変調電極１２が形成されている。図３の受信アンテナ３１で誘起された交流電圧は、同軸ケーブル３８を介して、変調電極１２に導かれ、位相シフト光導波路１０ａ,１０ｂに印加される。光源３６からの光は、光ファイバ３５ｂ、光サーキュレータ３４、光ファイバ３５ａを通って、反射型光変調器３３の光ファイバ１３を介して入出射光導波路９に入射され、二つの位相シフト導波路１０ａ，１０ｂにエネルギーが分割され、反射部１１で反射され、再び入出射光導波路９を通って光ファイバ１３に出射される。
【０００６】
出射光の強度は、変調電極への印加電圧に応じて変化するので、光ファイバ３５ａ、光サーキュレータ３４および光ファイバ３５ｃを介して、その強度の変化を光検出器３７で検出することにより、受信アンテナ３１に誘起される電波の強度や周波数、あるいは電波に含まれる信号などを検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記、従来のセンシング装置においては、電磁波の受信点に電源供給が不要であること、受信点と送信点が光ファイバにより電気的に絶縁できるということにより、雷などへのサージ対策が可能となっている。しかしながら、光変調部の破壊耐圧は数十ボルトであり、加えてサージ電圧（ＤＣ）が光変調部に印加されると、ＤＣドリフトを発生し、感度劣化が生じる。
【０００８】
そこで、本発明においては、サージ耐圧を上げると共に、信頼性の高いセンシング装置を提供すること課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明によるセンシング装置は、以下のように構成される。
【００１０】
即ち、本発明のセンシング装置は、印加される電界の強度に依存して、入射する光の強度を変化させて出射する光変調部を用いた電磁波受信システムであって、無変調の光を出射する光源部と、電磁波受信アンテナと、受信周波数以上を透過させるハイパスフィルタもしくは０ . １ＭＨ z を越える受信周波数帯のみを透過するフィルタと、入射した前記無変調光を前記電磁波アンテナおよび前記フィルタを通して印加される電界の強度に依存して変調する前記光変調部と、この光変調部から出射された光を検出する受光器とを備えて構成される。
【００１１】
また、前記フィルタは、カットオフ周波数０.１ＭＨz以下、減衰量２０ｄＢ以上のものとすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の一形態に係るセンシング装置の構成を示す図である。光源６は偏波面が直交する独立な二つの直線偏光を発生する。光源６から出射した二つの直線偏光はシングルモードファイバ５ｂを透過し、光サーキュレータ４を介し、シングルモードファイバ５ａを経て、反射型光変調器３に入射する。ここで用いた反射型光変調器３の構成は、図４に示す従来例として説明した構成と同じであるので、図４を流用して説明する。変調電極の端子１４ａと１４ｂは、それぞれリード線１５ａと１５ｂを経て、インピーダンス調整の後、図１の同軸ケーブル８ｂにより、フィルタ２に接続され、さらに、同軸ケーブル８ａを介して、受信アンテナ１に接続さている。なお、図１においても、破線の矢印は光の進行方向を表している。
【００１４】
インピーダンス調整について、さらに、図２を参照して説明する。インダクタＬ１、キャパシタＣ１、抵抗器Ｒ１で示される変調部の等価回路にインピーダンス調整用のインダクタＬとキャパシタＣが付加された後、特性インピーダンＲの同軸ケーブル８ｂに接続されている。なお、Ｖはフィルタ２を通して、同軸ケーブル８に供給される交流電圧を表す。
【００１５】
本実施の形態ではフィルタ２として、カットオフ周波数０.１ＭＨｚ、減衰量２０ｄＢのハイパスフィルタを用いた。
【００１６】
図１の反射型光変調器３で変調された光は、光サーキュレータ４に入射し、シングルモード光ファイバ５ｃを経由して光検出器７に入射し、電気信号に復元される。
【００１７】
本実施の形態によるセンシング装置を用い、ピーク電圧、±２０ｋＶ、立ち上がり／立ち下がり時間、１０／２００μｓの条件で、サージ耐圧試験（フィルタ２への直接入力）を行った。その結果、従来の装置では、光変調部の破壊が発生したが、本実施の形態の場合、破壊はもとより感度変化も起きなかった。
【００１８】
上記のように、図１に示す形態のセンシング装置はサージ耐圧を格段に高めることができ、信頼性の向上が可能になる。特に、減衰量を２０ｄＢ以上にすることにより、雷のような高電圧のサージについても充分な耐圧を得ることができる。
【００１９】
なお、本実施の形態においては、ハイパスフィルタを用いたが、０.１ＭＨzを越える特定周波数帯のみを透過するものであっても、同様な効果がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フィルタを光変調部の前段に挿入することにより、変調電極へのサージ電圧を低減することができ、その結果として、センシング装置のサージ耐圧を格段に高めることができ、信頼性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセンシング装置の構成を示す図。
【図２】本発明の一実施の形態に係るセンシング装置の光変調部のインピーダンス調整回路を説明する図。
【図３】従来のセンシング装置の構成を示す図。
【図４】センシング装置に用いる反射型光変調器の構成を示す図。
【符号の説明】
１，３１ 受信アンテナ
２ フィルタ
３，３３ 反射型光変調器
４，３４ 光サーキュレータ
５ａ，５ｂ，５ｃ，１３，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 光ファイバ
６，３６ 光源
７，３７ 光検出器
８ａ，８ｂ，３８ 同軸ケーブル
９ 入出射光導波路
１０ａ，１０ｂ 位相シフト光導波路
１１ 反射部
１２ 変調電極
１４ａ，１４ｂ 変調電極端子
１５ａ，１５ｂ リード線
１６ 基板

Claims (2)

1. 印加される電界の強度に依存して、入射する光の強度を変化させて出射する光変調部を用いた電磁波受信システムであって、無変調の光を出射する光源部と、電磁波受信アンテナと、受信周波数以上を透過させるハイパスフィルタもしくは０ . １ＭＨ z を越える受信周波数帯のみを透過するフィルタと、入射した前記無変調光を前記電磁波受信アンテナおよび前記フィルタを通して印加される電界の強度に依存して変調する前記光変調部と、この光変調部から出射した光を検出する受光器とを備えることを特徴とするセンシング装置。
2. 前記フィルタはカットオフ周波数０.１ＭＨz以下、減衰量２０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１記載のセンシング装置。

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