JPH02184772A - Electric field antenna using optical crystal - Google Patents

Electric field antenna using optical crystal

Info

Publication number
JPH02184772A
JPH02184772A JP380589A JP380589A JPH02184772A JP H02184772 A JPH02184772 A JP H02184772A JP 380589 A JP380589 A JP 380589A JP 380589 A JP380589 A JP 380589A JP H02184772 A JPH02184772 A JP H02184772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
antenna
electric field
crystal
optical modulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP380589A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Kuwabara
伸夫 桑原
Masaharu Sato
正治 佐藤
Shoichi Kuramoto
昇一 倉本
Mitsuo Hattori
光男 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP380589A priority Critical patent/JPH02184772A/en
Publication of JPH02184772A publication Critical patent/JPH02184772A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate the influence of an optical cable which is extended round by providing a deflector, optical crystal, and an analyzer. CONSTITUTION:The light from a light source 1 is guided to the optical modulator of the part of an antenna 8 by a multi-mode fiber 12 and its output is guided to a receiver 16 by a fiber 12. In this case, no single-mode fiber is used, so tolerance to bending stress, etc., is obtained. The optical modulator which uses the optical crystal 9 extract a linear polarized wave component having a 45 deg. angle to the optical axis of the crystal 9 from an unmodulated signal and outputs an optically modulated signal which is modulated according to the intensity of an electric field applied to the crystal 9. At this time, the part of the optical modulator is integrated at the antenna part 8, so the specific linear polarized wave component is extracted and then the shape of the elliptic polarized light of the unmodulated signal entering the optical modulator is constant or varied at random. Therefore, the antenna 8 which uses the fiber 12 for the transmission of light signals between the light source 1 and antenna 8 is realized and not influenced by the laying-round state of the optical cable.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、空間のある一点の電界強度を正確に測定する
ため、センサを挿入することにより周囲の電磁界分布を
乱さないことを目的として、電界を検出する電極以外は
全て非金属で構成された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 aims at not disturbing the surrounding electromagnetic field distribution by inserting a sensor in order to accurately measure the electric field strength at a certain point in a space. , relates to an electric field antenna in which everything except the electrode for detecting the electric field is made of non-metallic material.

(従来の技術) オートマチック車の暴走問題に代表されるように、近年
、電灯のスイッチから放射される妨害波等によりデジタ
ル処理回路が誤動作を起こす現象が問題となっている。
(Prior Art) In recent years, as typified by the problem of automatic cars running out of control, the phenomenon in which digital processing circuits malfunction due to interference waves emitted from light switches has become a problem.

この問題に対処するためには、このようなインパルス性
の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。
To address this problem, an antenna is needed to measure the level of such impulsive interference.

インパルス性の電磁界を測定するためのアンテナとして
、現在は、微小ダイポールアンテナ、円錐アンテナやホ
ーンアンテナが使用されている。
Micro dipole antennas, conical antennas, and horn antennas are currently used as antennas for measuring impulsive electromagnetic fields.

しかし、これらのアンテナはアンテナと信号の受信機間
の接続に同軸ケーブルを使用しているため、受信した電
磁界の特性にケーブルの影響が出てしまい、測定レベル
がケーブルの引回しの状況で変化するので、再現性に優
れた測定は困難であった。そのため、アンテナと受信機
間を光ファイバで結ぶアンテナが検討されている。この
種のアンテナは、その機構により、アンテナ内部の電子
回路で変調された光信号を発生させ伝送するものと、ア
ンテナ外部より光信号を人力し、それをアンテナ内部の
LiNbO3等の電気光学効果を持つ光学結晶により変
調して伝送するものに分類される。
However, since these antennas use coaxial cables for the connection between the antenna and the signal receiver, the characteristics of the received electromagnetic field are affected by the cable, and the measured level may vary depending on the cable routing situation. Because of this change, it has been difficult to measure with excellent reproducibility. Therefore, antennas that connect the antenna and receiver using optical fibers are being considered. This type of antenna has two mechanisms: one that generates and transmits an optical signal modulated by an electronic circuit inside the antenna, and one that manually generates an optical signal from outside the antenna and uses electro-optic effects such as LiNbO3 inside the antenna. It is classified as one that is modulated and transmitted using an optical crystal.

これら2種類のアンテナのうち後者は、前者に比べ感度
では劣るが、バッテリーを内蔵する必要がないので、デ
ジタル装置の誤動作を起こすような、強い電磁界パルス
の長時間観測には有効である。
Of these two types of antennas, the latter has lower sensitivity than the former, but because it does not require a built-in battery, it is effective for long-term observation of strong electromagnetic field pulses that can cause digital equipment to malfunction.

この種のアンテナとしては、NBS  (米国のナショ
ナルビューローオブスタンダード)より報告されている
アンテナが最も実用にちがいものである。このアンテナ
の基本的構成を第1θ図に示す。
As this type of antenna, the antenna reported by NBS (National Bureau of Standards of the United States) is the most practical. The basic configuration of this antenna is shown in Fig. 1θ.

第1θ図で、1は光源、2は偏向子、3はバビネソレイ
ユ位相補償器、4はレンズ、5は光ファイバフォルダ−
6はシングルモード光ファイバ、7はグレーデッドイン
デックスレンズ(人力用)、8はアンテナ電極、9は光
学結晶、lOは検光子、11はグレーデッドインデック
スレンズ(出力用)、I2は多モードファイバ、13は
光ファイバフォルダー、14は光検出器、15は増幅器
、16は受信機である。
In Fig. 1θ, 1 is a light source, 2 is a polarizer, 3 is a Babinet-Soleil phase compensator, 4 is a lens, and 5 is an optical fiber holder.
6 is a single mode optical fiber, 7 is a graded index lens (for human power use), 8 is an antenna electrode, 9 is an optical crystal, IO is an analyzer, 11 is a graded index lens (for output), I2 is a multimode fiber, 13 is an optical fiber holder, 14 is a photodetector, 15 is an amplifier, and 16 is a receiver.

図に示すように、このアンテナは光源1としてヘリウム
ネオンレーザを、光学結晶9として1■lx 1 ma
+x lOma+のLiTaO3を2本使用している。
As shown in the figure, this antenna uses a helium neon laser as the light source 1 and a 1 lx 1 ma as the optical crystal 9.
Two pieces of +x lOma+ LiTaO3 are used.

ヘリウムネオンレーザ1を出た光は偏向子2で直線偏向
成分にされたのち、バビネソレイユ位相補償器3で特定
の偏波(光学結晶の出射端で電界が印加していない状態
で円偏波になるような楕円偏波)に変換され、シングル
モード光ファイバ6に入射される。光フアイバ内を伝播
した光は光学結晶9で位相変調される。この位相変調さ
れた光信号から、特定な偏波面のみを検光子IOにより
取り出すと、楕円偏波の形状は、印加電界の強さにより
変化するので、強度変調された光信号が得られる。
The light emitted from the helium neon laser 1 is converted into a linearly polarized component by a polarizer 2, and then converted into a circularly polarized component by a Babinet-Soleil phase compensator 3 (with no electric field applied at the output end of the optical crystal). It is converted into an elliptically polarized wave) and input into the single mode optical fiber 6. The light propagated within the optical fiber is phase modulated by the optical crystal 9. When only a specific plane of polarization is extracted from this phase-modulated optical signal using an analyzer IO, an intensity-modulated optical signal is obtained since the shape of the elliptically polarized wave changes depending on the strength of the applied electric field.

この時の、印加電界Eと変調信号Vmの関係は式%式% 式(1)でViは光信号の振幅、α、βは変換係数であ
る。式(1)より、βEが非常に小さい値であれば変調
信号強度は印加電界強度に比例することになる。
At this time, the relationship between the applied electric field E and the modulation signal Vm is expressed by the following formula (1), where Vi is the amplitude of the optical signal, and α and β are conversion coefficients. From equation (1), if βE is a very small value, the modulation signal strength will be proportional to the applied electric field strength.

変調された光信号波は多モードファイバにより受信機に
送られ、ここで電気信号に変換され検出される。
The modulated optical signal wave is sent through a multimode fiber to a receiver where it is converted into an electrical signal and detected.

アンテナの構造を第11図に示す。第11図において、
17は光ファイバコ゛ネクタ、18は光フアイバコネク
タのレセプタクル、19はアンテナロッドの取り付は用
のリード、20は光学回路固定用の基盤、21は光学回
路のケースである。図に示すように、2本の金属棒(長
さ15cm)の中心に光学結晶9と検光子(アナライザ
) 1Gが設置される。このアンテナでDC〜約2Gl
lzの周波数範囲で、結晶の両端で最低10mVの電圧
となる電界強度を観測可能である。
The structure of the antenna is shown in FIG. In Figure 11,
17 is an optical fiber connector, 18 is a receptacle for the optical fiber connector, 19 is a lead for attaching an antenna rod, 20 is a base for fixing the optical circuit, and 21 is a case for the optical circuit. As shown in the figure, an optical crystal 9 and an analyzer 1G are installed at the center of two metal rods (length 15 cm). DC ~ about 2Gl with this antenna
In the frequency range of lz, it is possible to observe electric field strengths resulting in voltages of at least 10 mV across the crystal.

(発明が解決しようとする課題) しかし、このアンテナは第1θ図に示すように、光源部
分において、検光子10の位置で円偏波となるような楕
円偏波な作り、その楕円偏波をシングルモードファイバ
6中を伝送させて光学結晶に入射させているため、光フ
ァイバに曲げ等の応力が少しでも加わると、ファイバ6
内を伝播する光ファイバの位相が変動してしまい、測定
レベルが不安定になる欠点があり、光ファイバの引回し
を頻繁に行うコンピュータルームや野外での測定には使
用できなかった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, as shown in Fig. 1θ, this antenna has an elliptically polarized wave that becomes circularly polarized at the position of the analyzer 10 in the light source portion. Since the transmission is made through the single mode fiber 6 and incident on the optical crystal, if even the slightest stress, such as bending, is applied to the optical fiber, the fiber 6
This method has the disadvantage that the phase of the optical fiber propagating inside changes, making the measurement level unstable, and it cannot be used for measurements in computer rooms or outdoors where optical fibers are frequently routed.

本発明は、これらの問題点を解決してコンピュータルー
ムや野外で使用できる、光学結晶を用いた電界センサを
実現することにある。
The object of the present invention is to solve these problems and realize an electric field sensor using an optical crystal that can be used in a computer room or outdoors.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための本発明の特徴は、光変調器を
構成する偏向子、電気光学効果を持つ光学結晶、位相補
償器、及び検光子を2本の金属棒の狭い空隙部分に集積
して配置する光学結晶を用いた電界アンテナにある。
(Means for Solving the Problems) A feature of the present invention for achieving the above object is that two polarizers, an optical crystal having an electro-optic effect, a phase compensator, and an analyzer constituting an optical modulator are used. This is an electric field antenna that uses optical crystals that are placed in a narrow gap in a metal rod.

また光変調器としてはマツハツエンダ形干渉計を用いる
こともできる。
Furthermore, a Matsuhatsu Enda type interferometer can also be used as the optical modulator.

(作用) 光源からの光は多モードファイバによりアンテナ部分の
光変調器に導かれ、その出力は多モードファイバにより
受信機に導かれる。シングルモードファイバを用いない
ので曲げ応力等に強く、従って発明の目的が達成される
(Function) Light from a light source is guided to an optical modulator in the antenna section by a multimode fiber, and its output is guided to a receiver by a multimode fiber. Since no single mode fiber is used, it is strong against bending stress, etc., and therefore the object of the invention is achieved.

このような構成にすることにより以下の利点が生ずる。Such a configuration provides the following advantages.

(a)光学結晶9を用いた光変調器は無変調光信号より
光学結晶9の光軸に対して45度の角度を持つ直線偏波
成分を取り出し、結晶に印加される電界強度に応じて変
調された光変調信号を出力する。
(a) An optical modulator using an optical crystal 9 extracts a linearly polarized wave component having an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the optical crystal 9 from an unmodulated optical signal, and extracts a linearly polarized wave component having an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the optical crystal 9. Outputs a modulated optical modulation signal.

第1図に示す基本構成ではこの光変調器の部分をアンテ
ナ部に集積させているので、光変調器に入射する無変調
光信号の楕円偏波の形状については、そこから特定の直
線偏波成分を取り出せば良いので、その形状は特定の形
である必要はなく、形状が一定であるか、またはランダ
ムに変動すれば良い。従って、例えば、光源とアンテナ
間の光信号の伝送に多モードファイバ12を使用したア
ンテナを実現すれば、光ファイバのアンテナ側の端面に
おける楕円偏波の形状は、光ファイバに加わる応力に関
係なく、完全にランダムになるので。
In the basic configuration shown in Figure 1, this optical modulator part is integrated into the antenna section, so the shape of the elliptically polarized wave of the unmodulated optical signal incident on the optical modulator can be changed from that to a specific linearly polarized wave. Since it is sufficient to extract the component, its shape does not need to be a specific shape, and it is sufficient if the shape is constant or randomly fluctuates. Therefore, for example, if an antenna is realized that uses the multimode fiber 12 to transmit optical signals between the light source and the antenna, the shape of the elliptically polarized wave at the end face of the optical fiber on the antenna side will be independent of the stress applied to the optical fiber. , so it will be completely random.

光ケーブルの引回しに影響を受けないアンテナが実現で
きる。
An antenna that is not affected by optical cable routing can be realized.

(b)光学結晶9を用いた光変調器部分をアンテナ部の
狭い範囲に集中しているため、外力に対して光軸の変動
が少なくなり、安定した電界アンテナが実現できる。
(b) Since the optical modulator section using the optical crystal 9 is concentrated in a narrow range of the antenna section, fluctuations in the optical axis due to external forces are reduced, and a stable electric field antenna can be realized.

以上の結果より、本発明は、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
界アンテナが実現できる。
From the above results, the present invention can realize a stable and practical electric field antenna that improves the instability that is a drawback of conventionally reported antennas.

(実施例1) 本発明の基本的構成を第1図に示す。本発明の特徴は、
偏向子2、電気光学効果を持つ光学結晶9、バビネソレ
イユ位相補償器3、検光子lO等の光学回路をアンテナ
部分に集めていることである。なお第1図で、第10図
と同じ参照番号は同じ部材を示す。
(Example 1) The basic configuration of the present invention is shown in FIG. The features of the present invention are:
Optical circuits such as a polarizer 2, an optical crystal 9 having an electro-optic effect, a Babinet-Soleil phase compensator 3, and an analyzer 1O are gathered in the antenna section. Note that in FIG. 1, the same reference numbers as in FIG. 10 indicate the same members.

本発明の具体的な実施例を第2図に示す。第2図で22
は光路を直角に曲げるためのプリズムである。図に示す
ように、ヘリウムネオンレーザからの光は光ファイバ1
2に入射される。ここで、本実施例では光ファイバとし
てコア径50μm1クラツド径125μmのグレーデッ
ドインデックスの光ファイバを使用している。光ファイ
バから出射された光は光変調器の中を通り再び光ファイ
バに入射されアンテナより離れた所にある光検出器IO
により電気信号に変換された後、受信機でそのレベルを
測定される。
A specific embodiment of the present invention is shown in FIG. 22 in Figure 2
is a prism that bends the optical path at right angles. As shown in the figure, the light from the helium neon laser is transmitted through the optical fiber 1.
2. In this embodiment, a graded index optical fiber having a core diameter of 50 μm and a cladding diameter of 125 μm is used as the optical fiber. The light emitted from the optical fiber passes through the optical modulator, enters the optical fiber again, and is sent to the photodetector IO located far from the antenna.
After the signal is converted into an electrical signal, its level is measured by the receiver.

ここで、光変調器中を光を効率よく通過させるために、
光変調器の両端にはセルホックレンズが取りつけられて
いる。光変調器効率を上げるためには、光変調器に印加
される電界の強度は電極間隔に反比例するので、光変調
器中を通過する光信号をできるだけ細くして、変調器に
使用される光学結晶を薄くすることが必要である。しか
し、シングルモードファイバに比べ、コア径の大きな多
モードファイバの場合、細い光ビームを長い距離維持す
るのは困難である。
Here, in order to efficiently pass light through the optical modulator,
Cell-hock lenses are attached to both ends of the optical modulator. In order to increase the efficiency of the optical modulator, the strength of the electric field applied to the optical modulator is inversely proportional to the electrode spacing, so the optical signal passing through the optical modulator should be made as thin as possible to improve the optical density used in the modulator. It is necessary to make the crystal thinner. However, compared to single mode fibers, in the case of multimode fibers with a large core diameter, it is difficult to maintain a thin light beam over a long distance.

本実施例の光ビームの構造を第3図に示す。第3図で2
3は光回路内の光ビームである。本実施例では、第3図
に示すように、セルホックレンズの屈折率、光学結晶の
位置を調整して最もビームが細い位置で光学結晶9を通
過するようにしている。
FIG. 3 shows the structure of the light beam in this embodiment. 2 in Figure 3
3 is a light beam within the optical circuit. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the refractive index of the self-hock lens and the position of the optical crystal are adjusted so that the beam passes through the optical crystal 9 at the narrowest position.

セルホックレンズにより光ビームに変換された光は偏向
子により光学結晶9の光軸に対して45度の直線偏波成
分のみを取り出す。光学結晶9を通過した光信号はバビ
ネソレイユ位相補償器3で、電界が印加されていない状
態で、円偏波になるように調整された後、検光子lOで
特定の偏波成分のみを取り出す。
From the light converted into a light beam by the Self-Hoc lens, only a linearly polarized component at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the optical crystal 9 is extracted by a polarizer. The optical signal that has passed through the optical crystal 9 is adjusted to become circularly polarized by the Babinet Soleil phase compensator 3 with no electric field applied, and then only a specific polarized component is extracted by the analyzer lO. .

光学結晶9に電界が印加されると電界が印加された方向
と同じ光信号偏波成分のみ位相が変化するので、検光子
lOに入射する光の偏波は円偏波からずれ楕円偏波とな
る。このため、検光子IOを通る光の強さが変化し、光
信号が電界強度により振幅変調される。
When an electric field is applied to the optical crystal 9, the phase of only the optical signal polarization component that is the same as the direction in which the electric field is applied changes, so the polarization of the light incident on the analyzer 1O deviates from circular polarization and becomes elliptical polarization. Become. Therefore, the intensity of light passing through the analyzer IO changes, and the optical signal is amplitude-modulated by the electric field intensity.

本実施例では、光学結晶として10111X 1 wf
fixlommのLiNb0.を2本使用している。同
じサイズの光学結晶を2本心列に繋いで使用している理
由は、この2本の結晶の光軸が互いに直角になるように
接続し、光学結晶の持っている温度依存性を補償するた
めである。
In this example, 10111X 1 wf is used as the optical crystal.
fixlomm LiNb0. I am using two. The reason why optical crystals of the same size are connected in a two-center row is that the optical axes of these two crystals are connected at right angles to each other to compensate for the temperature dependence of optical crystals. It's for a reason.

また、第2図に示すように、一方向から来た光は2つの
プリズムで反射され同じ方向に帰って行くようになって
いる。こうすることにより、1本の棒の先にアンテナを
着けて使用することができるようになり狭い場所の電界
強度の測定を行う際に便利である。
Furthermore, as shown in Figure 2, light coming from one direction is reflected by two prisms and returns in the same direction. This allows the antenna to be attached to the end of a single rod, which is convenient for measuring electric field strength in a narrow space.

本実施例の感度を第4図に示す。第4図で横軸は光学結
晶に印加される電圧、縦軸は光検出器の出力電圧である
。またこの時、光検出器に人力する光電力は一7d[I
m、変調周波数は50M)iz、光検出器に使用してい
るAPDのバイアス電圧は190 V、光信号の受信機
のバンド幅は7.5kHzである。図に示すように、本
アンテナは最小で80dBμV(10[11V)の強さ
の電圧を受信できる。
The sensitivity of this example is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the voltage applied to the optical crystal, and the vertical axis represents the output voltage of the photodetector. Also, at this time, the optical power manually applied to the photodetector is 17d [I
m, the modulation frequency is 50 M)iz, the bias voltage of the APD used in the photodetector is 190 V, and the bandwidth of the optical signal receiver is 7.5 kHz. As shown in the figure, this antenna can receive voltages with a minimum strength of 80 dBμV (10 [11 V)].

また、本実施例の周波数特性を第5図に示す。Further, the frequency characteristics of this example are shown in FIG.

図で縦軸は印加電界強度から光検出器の出力電圧への変
換損失である。測定に当たっては、i00MIlz以下
の電界はTEMセルを用いて、100MHz以上の電界
は電波暗室に設置したアンテナを用いて本実施例のアン
テナに電界を印加した。また、測定に当たっては、エレ
メント長が1305mと330mmのアンテナについて
測定を行った。図に示すように、本実施例はDC〜約I
GHzまでほぼ一定の感度で電界を受信できる。これは
、デジタル信号処理装置に妨害を与えるインパルス性の
電磁パルスの測定に十分な性能である。
In the figure, the vertical axis is the conversion loss from the applied electric field strength to the output voltage of the photodetector. In the measurement, an electric field of i00 MIlz or less was applied using a TEM cell, and an electric field of 100 MHz or more was applied to the antenna of this example using an antenna installed in an anechoic chamber. Furthermore, in the measurements, antennas with element lengths of 1305 m and 330 mm were measured. As shown in the figure, this example
It can receive electric fields with almost constant sensitivity up to GHz. This is sufficient performance for measuring impulsive electromagnetic pulses that interfere with digital signal processing equipment.

本実施例の測定データの再現性を第6図に示す。図で、
縦軸は測定値の傾向線からのずれを示している。図より
、本実施例は、偏差が±2.5dB以下であることがわ
かる。現在、デジタル装置の妨害波耐力レベルの測定積
度の目安は±3dB以下であり、本実施例はこの条件を
満足している。このことは、本実施例が実用上十分な安
定性を有することを示している。
FIG. 6 shows the reproducibility of the measurement data of this example. In the figure,
The vertical axis shows the deviation of the measured values from the trend line. From the figure, it can be seen that in this example, the deviation is ±2.5 dB or less. Currently, the rough standard for measuring the disturbance wave tolerance level of digital equipment is ±3 dB or less, and this embodiment satisfies this condition. This shows that this example has sufficient stability for practical use.

(実施例2) 本発明の別の実施例を第7図に示す。第7図で24は抵
抗皮膜(本実施例ではニクロム)をアンテナロッドの先
端になるほど低効率が大きくなるように(中央で5にΩ
/m、先端で10に97m ”)蒸着したアンテナロッ
ドである。図に示すように、金属棒の表面に抵抗皮膜を
つけることにより、金属棒の共振を抑えることができる
ので(例えば、M、にanda and F、 X、 
Lies、 ”A Broad−BandIsotro
pic Real−Time Electric−Fi
eld SensorUsing Re5istive
ly Loaded Dipoles 、 IEEET
rans、  Electromagnetic Co
mpatibility、 Vol。
(Example 2) Another example of the present invention is shown in FIG. In Fig. 7, 24 is a resistive film (nichrome in this example) so that the low efficiency increases toward the tip of the antenna rod (5Ω at the center).
/m, 10 to 97 m'' at the tip).As shown in the figure, by applying a resistive film to the surface of the metal rod, resonance of the metal rod can be suppressed (for example, M, ni anda and F, X,
Lies, “A Broad-Band Isotro
pic Real-Time Electric-Fi
eld SensorUsing Re5istive
ly Loaded Dipoles, IEEE
rans, Electromagnetic Co
mpatability, Vol.

EMC−23,No、3 August 1981.参
照)さらに、広帯域の電界アンテナを実現できる。
EMC-23, No. 3 August 1981. (Reference) Furthermore, a wideband electric field antenna can be realized.

(実施例3) 本発明の別の実施例を第8図に示す。第8図で27は電
圧検出用の電極である。通信線の心線間に生ずる雷サー
ジ等の過電圧を測定するためには、測定端子をグランド
から分離し、かつ大地に対して平衡のとれた状態で測定
する必要がある。図に示すように金属電極を左右対称に
することにより、この条件を満たす電界センサを非常に
単純な構造で実現できる。
(Example 3) Another example of the present invention is shown in FIG. In FIG. 8, 27 is an electrode for voltage detection. In order to measure overvoltages such as lightning surges that occur between the cores of a communication line, it is necessary to separate the measurement terminal from the ground and perform the measurement in a balanced state with respect to the ground. By making the metal electrodes bilaterally symmetrical as shown in the figure, an electric field sensor that satisfies this condition can be realized with a very simple structure.

(実施例4) 本発明の別の実施例を第9図に示す。第9図で25はマ
ツハツエンダ形干渉計、26はこの干渉計の電極である
。図に示すように、偏向子、電気光学効果を持つ光学結
晶、バビネソレイユ位相補償器、検光子より構成される
光変調器だけでなく、光変調器として印加電圧により光
強度が変わるマツハツエンダ形干渉計をダイポールアン
テナを構成する2本の金属棒の空隙に集積し、光源とこ
の変調器の間を多モードファイバで繋いでも、同様な効
果を持つ電界アンテナが実現できる。
(Example 4) Another example of the present invention is shown in FIG. In FIG. 9, 25 is a Matsuhatsu Enda type interferometer, and 26 is an electrode of this interferometer. As shown in the figure, there is not only an optical modulator consisting of a polarizer, an optical crystal with an electro-optic effect, a Babinet-Soleil phase compensator, and an analyzer, but also a Matsuhatsu Enda-type interference device that changes the light intensity depending on the applied voltage. An electric field antenna with a similar effect can be realized by integrating the sensor into the gap between two metal rods that make up a dipole antenna, and connecting the light source and this modulator with a multimode fiber.

(発明の効果) 以上示したように、光変調器を構成する偏向子、電気光
学効果を持つ光学結晶、バビネソレイユ位相補償器、検
光子をダイポールアンテナを構成する2本の金属棒の狭
い空隙部分に集積することにより以下の利点がある。
(Effects of the Invention) As shown above, the polarizer constituting the optical modulator, the optical crystal having an electro-optic effect, the Babinet-Soleil phase compensator, and the analyzer can be connected to the narrow gap between the two metal rods constituting the dipole antenna. There are the following advantages by integrating the parts.

(a)光学結晶を用いた光変調器の部分をアンテナ部の
狭い範囲に集積させているので、光変調器に入射する無
変調光信号の楕円偏波は特定の形状である必要はなく、
形状が一定であるか、またはランダムに変動すればよい
。従って、例えば、光源とアンテナ間の光信号の伝送に
多モードファイバを使用したアンテナを実現すれば、光
ファイバのアンテナ側の端面における位相は、光ファイ
バに加わる応力に関係なく、完全にランダムになるので
、光ケーブルの引回しに影響を受けないアンテナが実現
できる。
(a) Since the part of the optical modulator using optical crystal is integrated in a narrow range of the antenna part, the elliptically polarized wave of the unmodulated optical signal incident on the optical modulator does not need to have a specific shape;
The shape may be constant or may vary randomly. Therefore, for example, if you create an antenna that uses a multimode fiber to transmit optical signals between the light source and the antenna, the phase at the end face of the optical fiber on the antenna side will be completely random, regardless of the stress applied to the optical fiber. Therefore, it is possible to realize an antenna that is not affected by the routing of optical cables.

(b)光学結晶を用いた光変調器部分をアンテナ部の狭
い範囲に集積できるため、外力に対して安定した電界ア
ンテナが実現できる。
(b) Since the optical modulator section using an optical crystal can be integrated in a narrow area of the antenna section, an electric field antenna that is stable against external forces can be realized.

以上の結果より、本発明は、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
界アンテナが実現できる利点があり、その効果は大きい
From the above results, the present invention has the advantage of being able to realize a stable and practical electric field antenna that improves the instability that is a drawback of conventionally reported antennas, and its effects are significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の基本構成を示す図、 第2図は本発明の実施例による具体的構成を示す図、 第3図は光ビームの形状を示す図、 第4図は第2図の構造における感度を示す図、第5図は
第2図の構造における周波数特性を示す図、 第6図は第2図の構造における測定値の再現性を示す図
、 第7図は本発明の別の実施例、 第8図は本発明の更に別の実施例、 第9図は本発明の更に別の実施例、 第10図は従来の技術の基本構成を示す図、第11図は
従来の技術の具体的構成図である。 l;光源、  2:バビネソレイユ位相補償器、3;偏
向子、4;レンズ、 5;光ファイバフォルダー 6:シングルモード光ファイバ、 7:グレーデッドインデックスレンズ(人力用)、 8;アンテナ電極、 9;光学結晶、 lO;検光子、 ll;グレーデッドインデックスレンズ(出力用)、 2;多モードファイバ、 3;光ファイバフォルダー 4:光検出器、    15;増幅器、6;光信号の受
信機、17;光フアイバコネクタ、8;光フアイバコネ
クタのレセプタクル、9・アンテナロッドの取り付はレ
ード、20;光学回路固定用基盤、 21;光学回路のケース、 22・プリズム、    23:光ビーム、24:抵抗
膜を蒸着したアンテナロッド、25;マツハツエンダ干
渉計、 26;干渉計の電極、 27;電圧検出用の電極。
Fig. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing a specific configuration according to an embodiment of the invention, Fig. 3 is a diagram showing the shape of a light beam, and Fig. 4 is a diagram similar to that of Fig. 2. Figure 5 is a diagram showing the frequency characteristics of the structure shown in Figure 2. Figure 6 is a diagram showing the reproducibility of measured values in the structure shown in Figure 2. Figure 7 is another example of the present invention. FIG. 8 is yet another embodiment of the present invention, FIG. 9 is yet another embodiment of the present invention, FIG. 10 is a diagram showing the basic configuration of the conventional technique, and FIG. 11 is the conventional technique. It is a specific configuration diagram of the technology. l; Light source, 2: Babinet Soleil phase compensator, 3; Polarizer, 4; Lens, 5; Optical fiber holder 6: Single mode optical fiber, 7: Graded index lens (for manual use), 8; Antenna electrode, 9 ; Optical crystal, lO; Analyzer, II; Graded index lens (for output), 2; Multimode fiber, 3; Optical fiber folder 4: Photodetector, 15; Amplifier, 6; Optical signal receiver, 17 ; Optical fiber connector, 8; Optical fiber connector receptacle, 9. Radar for mounting the antenna rod, 20; Optical circuit fixing board, 21; Optical circuit case, 22. Prism, 23: Light beam, 24: Resistor. Antenna rod with a film deposited on it, 25; Matsuhatsu Enda interferometer, 26; interferometer electrode, 27; electrode for voltage detection.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アンテナを構成する2つの金属棒を狭い空隙を介
して直列に配置し、その空隙に電界強度により光強度が
変動する光変調器を挿入し、このアンテナより離れた位
置に置かれた光源より無変調の光信号を光ファイバを用
いて伝送し、これを電気光学効果を有する結晶体を用い
た光変調器により変調し、変調された光信号成分をアン
テナ外部のレベル測定器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、 光変調器を構成する偏向子、電気光学効果を持つ光学結
晶、位相補償器、及び検光子を上記2本の金属棒の狭い
空隙部分に集積して配置することを特徴とする光学結晶
を用いた電界アンテナ。
(1) Two metal rods that make up the antenna are arranged in series with a narrow gap between them, and an optical modulator whose light intensity fluctuates depending on the electric field strength is inserted into the gap and placed at a distance from the antenna. An unmodulated optical signal is transmitted from a light source using an optical fiber, modulated by an optical modulator using a crystal that has an electro-optic effect, and the modulated optical signal component is transmitted to a level measuring device outside the antenna. In an electric field antenna that measures electric field strength by transmitting and detecting it using a fiber, a polarizer that constitutes an optical modulator, an optical crystal with an electro-optic effect, a phase compensator, and an analyzer are combined with the above two An electric field antenna using optical crystals, which is characterized by being arranged in a concentrated manner in a narrow gap in a metal rod.
(2)光源と光変調器、及び光変調器とレベル測定器と
を結ぶ光ファイバとして多モードファイバを用いること
、及び前記2つの金属棒を面対称に配置することを特徴
とする請求項1記載の光学結晶を用いた電界アンテナ。
(2) Claim 1 characterized in that a multimode fiber is used as the optical fiber connecting the light source and the optical modulator, and the optical modulator and the level measuring device, and the two metal rods are arranged plane symmetrically. An electric field antenna using the optical crystal described above.
(3)アンテナを構成する2つの金属棒を狭い空隙を介
して直列に配置し、この空隙に電界強度により光強度が
変動する光変調器を挿入し、このアンテナより離れた位
置に置かれた光源より無変調の光信号を光ファイバを用
いて伝送し、これを、電気光学効果を有する結晶体を用
いた光変調器により変調し、変調された光信号成分をア
ンテナ外部のレベル測定器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、 前記光変調器が、前記2本の金属棒の間に配置されるマ
ッハツェンダ形干渉計により実現されることを特徴とす
る電界アンテナ。
(3) The two metal rods that make up the antenna are arranged in series with a narrow gap between them, and an optical modulator whose light intensity fluctuates depending on the electric field strength is inserted into this gap and placed at a distance from the antenna. An unmodulated optical signal is transmitted from a light source using an optical fiber, modulated by an optical modulator using a crystal with an electro-optic effect, and the modulated optical signal component is sent to a level measuring device outside the antenna. In an electric field antenna that measures electric field intensity by transmitting and detecting it using an optical fiber, the optical modulator is realized by a Mach-Zehnder interferometer placed between the two metal bars. Characteristic electric field antenna.
JP380589A 1989-01-12 1989-01-12 Electric field antenna using optical crystal Pending JPH02184772A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP380589A JPH02184772A (en) 1989-01-12 1989-01-12 Electric field antenna using optical crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP380589A JPH02184772A (en) 1989-01-12 1989-01-12 Electric field antenna using optical crystal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02184772A true JPH02184772A (en) 1990-07-19

Family

ID=11567409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP380589A Pending JPH02184772A (en) 1989-01-12 1989-01-12 Electric field antenna using optical crystal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02184772A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04172261A (en) * 1990-11-05 1992-06-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Apparatus for measuring strength of electromagnetic field
JPH04172260A (en) * 1990-11-05 1992-06-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Apparatus for measuring strength of electromagnetic field
JPH04332878A (en) * 1991-05-07 1992-11-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electromagnetic field intensity measuring device
US5799116A (en) * 1995-08-08 1998-08-25 Sharp Kabushiki Kaisha Electromagnetic wave-to-optical signal converting and modulating device and a communication system using the same
US5969341A (en) * 1996-10-11 1999-10-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Optical integrated voltage sensor for optically measuring the magnitude of a voltage
JP2021092405A (en) * 2019-12-07 2021-06-17 株式会社精工技研 Optical electric-field sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JPS57160071A (en) * 1981-03-30 1982-10-02 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Electric field detector

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JPS57160071A (en) * 1981-03-30 1982-10-02 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Electric field detector

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04172261A (en) * 1990-11-05 1992-06-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Apparatus for measuring strength of electromagnetic field
JPH04172260A (en) * 1990-11-05 1992-06-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Apparatus for measuring strength of electromagnetic field
JPH04332878A (en) * 1991-05-07 1992-11-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Electromagnetic field intensity measuring device
US5799116A (en) * 1995-08-08 1998-08-25 Sharp Kabushiki Kaisha Electromagnetic wave-to-optical signal converting and modulating device and a communication system using the same
US5969341A (en) * 1996-10-11 1999-10-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Optical integrated voltage sensor for optically measuring the magnitude of a voltage
JP2021092405A (en) * 2019-12-07 2021-06-17 株式会社精工技研 Optical electric-field sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2144080C (en) Electric field sensor
US5278499A (en) Fiberoptic apparatus for measuring electromagnetic field intensity with an electro-optic sensor
US10393785B2 (en) Optical sensing device for two-dimensional electric field measurement
US5574805A (en) Electric field sensor
US5210407A (en) Electric field intensity detecting device having a condenser-type antenna and a light modulator
US11415613B2 (en) Electric field detection device and electric field detector
US4304489A (en) System for measuring an optical loss in a single mode optical fiber
EP0458255B1 (en) Polarimetric directional field sensor
Zhang et al. 3D integrated optical E-field sensor for lightning electromagnetic impulse measurement
JPH02184772A (en) Electric field antenna using optical crystal
Masterson et al. Photonic probes for the measurement of electromagnetic fields over broad bandwidths
Bernier et al. Fully automated E-field measurement system using pigtailed electro-optic sensors for temperature-dependent-free measurements of microwave signals in outdoors conditions
CN113541780A (en) Instantaneous frequency measuring device based on optical power monitoring
Trinks et al. Electro-optical system for EMP measurement
JP3071497B2 (en) Electric field sensor
JP3404606B2 (en) Electric field sensor
Bassen et al. An RF field strength measurement system using unintegrated optical linear modulator
Tajima et al. Highly sensitive electric field sensor using LiNbO 3 optical modulator
Dakin et al. A passive all-dielectric field probe for RF measurement using the electro-optic effect
JPH02275370A (en) Electric field antenna using crystal having electrooptic effect
JP3114104B2 (en) Electric field sensor device using electro-optic effect
JP2562287Y2 (en) Electric field antenna
JP2841863B2 (en) Ring interferometer
Loader et al. An optically modulated field sensor to make TEM cells traceable to the NPL calculable standard dipole antenna
Suzuki et al. Optical magnetic field probe consisting of a loop antenna element and an electro-optic crystal