JP5249553B2 - 電気光学プローブ - Google Patents
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Description
この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、取り扱いを容易にすると共に、電界検出感度を低下させない電気光学プローブを提供することを目的とする。
誘電性媒質の比誘電率εrdをパラメータとして、電気光学結晶の比誘電率εr0と電気光学結晶の中心における電界値との関係について電磁界シミュレーションを行った結果を図3に示す。横軸は電気光学結晶12の比誘電率εr0、縦軸は電気光学結晶の中心における電界値(V/m)である。シミュレーション条件は図2と同じである。但し、保護カバーは外径が4mmの円筒形状であり、半波長ダイポールアンテナ20には1Wの電力を給電した。図3に記入されている電界値データは、保護カバー14内の電気光学結晶12の中心における電界値である。
図3に示した特性によれば、電気光学結晶の比誘電率εr0が大きくなるにしたがって、電気光学結晶の中心における電界値は小さくなる。電気光学結晶の材料としては、比誘電率εr0≧20の範囲に、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)やタンタル酸リチウム(LiTaO3)等が存在する。これら比誘電率εr0≧20以上の電気光学結晶材料を用いた場合の誘電性媒質16の比誘電率εrdについて検討する。
上記した検討は、保護カバー14の材質を比誘電率εrc=2.5のプラスチックで、その形状が内径r1=1.5mm、厚みr2=0.5mmの条件で行った。ここでは、保護カバー14の内径r1と厚みr2が、電界検出感度に与える影響について検討する。保護カバー14の形状をパラメータとして、誘電性媒質16の比誘電率εrdを可変して電気光学結晶の中心における電界値をシミュレーションした結果を図5に示す。横軸は誘電性媒質16の比誘電率εrd、縦軸は電気光学結晶の中心における電界値(V/m)である。保護カバー14の内径r1≧2.0mmで、厚みr2≦0.5mm、誘電性媒質16の比誘電率εrd≧5.0以上の条件で、電気光学結晶の中心における電界値をプローブの無い状態よりも大きくすることができる(△と○のデータ)。つまり、プローブの電界検出感度を大きくするためには、電気光学結晶12の中心点から1.5mm以上離して厚み0.5mm以下の保護カバーを用いればよいことが分かる。逆に、電気光学結晶12の中心点から1.5mm以内で厚み0.5mm以上の保護カバーを用いると、誘電性媒質16の比誘電率εrd≧10.0では電界検出感度が改善されないことが分かる。
電気光学プローブによる電界分布測定を精度よく行なうためには、電気光学プローブによる被測定電界分布への擾乱が小さいほうがよい。そこで、保護カバー14の比誘電率εrcを電気光学結晶12の比誘電率εr0よりも小さくした場合(εrc≦εr0)と、逆に大きくした場合(εrc≧εr0)とについて電磁界シミュレーションを行った結果を図6に示す。電気光学結晶12と誘電性媒質16のそれぞれの比誘電率は同一の条件とした。
Claims (9)
- 電界が生じている空間の電界強度を測定する電気光学プローブであって、
電界によって屈折率が変化する電気光学結晶を有する電界検出部と、
光を透過する光学素子と、
上記電界検出部と上記光学素子とを収納し、上記電気光学結晶の電界検出方向の両端面に開口部が設けられた保護カバーと、
上記電界検出部と、上記保護カバーとの空間に充填される誘電性媒質と、
を具備し、
上記電気光学結晶の比誘電率εr0をεr0≦15、上記誘電性媒質の比誘電率εrdをεrd>15としたことを特徴とする電気光学プローブ。 - 電界が生じている空間の電界強度を測定する電気光学プローブであって、
電界によって屈折率が変化する電気光学結晶を有する電界検出部と、
光を透過する光学素子と、
上記電界検出部と上記光学素子とを収納し、上記電気光学結晶の電界検出方向の両端面に開口部が設けられた保護カバーと、
上記電界検出部と、上記保護カバーとの空間に充填される誘電性媒質と、
を具備し、
上記電気光学結晶の比誘電率εr0をεr0≦10、上記誘電性媒質の比誘電率εrdをεrd>10としたことを特徴とする電気光学プローブ。 - 電界が生じている空間の電界強度を測定する電気光学プローブであって、
電界によって屈折率が変化する電気光学結晶を有する電界検出部と、
光を透過する光学素子と、
上記電界検出部と上記光学素子とを収納し、上記電気光学結晶の電界検出方向の両端面に開口部が設けられた保護カバーと、
上記電界検出部と、上記保護カバーとの空間に充填される誘電性媒質と、
を具備し、
上記電気光学結晶の比誘電率εr0をεr0≦20、上記誘電性媒質の比誘電率εrdをεrd>20としたことを特徴とする電気光学プローブ。 - 請求項1乃至3の何れかに記載の電気光学プローブにおいて、
上記保護カバーが円筒形状であることを特徴とする電気光学プローブ。 - 請求項4記載の電気光学プローブにおいて、
上記保護カバーの内径r1をr1≧1.5mm、保護カバーの厚さr2をr2≦0.5mmとしたことを特徴とする電気光学プローブ。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の電気光学プローブにおいて、
上記電気光学結晶の比誘電率εr0、上記保護カバーの比誘電率εrCをεrC≧εr0としたことを特徴とする電気光学プローブ。 - 請求項6に記載した電気光学プローブにおいて、
上記保護カバーの比誘電率εrC、上記誘電性媒質の比誘電率εrd、当該電界プローブの外側の媒質の比誘電率εrP、とした場合に、εrC=εrd=εrPであることを特徴とする電気光学プローブ。 - 請求項1乃至7の何れかに記載した電気光学プローブにおいて、
上記比誘電率εr0の電気光学結晶の上記光学素子側の端面と反対側の端面側に、上記電気光学結晶の比誘電率εr0より小さな比誘電率εr1の誘電性素子を配置したことを特徴とする電気光学プローブ。 - 請求項1乃至8の何れかに記載の電気光学プローブにおいて、
上記電気光学結晶を中心として、上記保護カバー内の上記電気光学結晶の電界検出方向の両外側に、金属素子が配置されたことを特徴とする電気光学プローブ。
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