JPH0729476U - 光電圧センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＬｉＮｂＯ₃ 結晶を用いてポッケルス素子を
構成する場合において、共振周波数を高めて取得できる
電圧の周波数帯域を広げることができる光電圧センサを
提供する。 【構成】 スライスしたＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる厚さ
０．８ｍｍ程度の薄片３１〜３４を光路方向に厚みが増
すように４枚貼り合わせた積層体からなるポッケルス素
子３を用いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなるポッケルス素子を用いてサージ電圧を 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】

従来の光電圧センサは、例えば、両電極間にサージ電圧が印加される電気光学 結晶（ＬｉＮｂＯ₃ 結晶）からなるポッケルス素子と１／４波長板とを重ねたも のを２つの偏向ビームスプリッタで挟んだ構造となっており、一方の偏向ビーム スプリッタへ発光素子からの光を光ファイバを通して入射させ、他方の偏向ビー ムスプリッタからの出射光を光ファイバを通して受光素子へ入射させる構成とし 、サージ電圧を受光素子の出力変化で検出するものである。この場合、ポッケル ス素子は単体の電気光学結晶から構成されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

光電圧センサで検出可能なサージ電圧の周波数範囲は、ポッケルス素子として 使用するＬｉＮｂＯ₃ 結晶の共振周波数以下に制限され、ＬｉＮｂＯ₃ 結晶の共 振周波数を高めれば高めるほど、サージ電圧をより高い周波数範囲まで測定する ことができる。しかし、光電圧センサにおいてポッケルス素子として使用される ＬｉＮｂＯ₃ 結晶は、その共振周波数が結晶寸法に依存せず結晶固有の一定値を 有しており、ＬｉＮｂＯ₃ 結晶を用いた光電圧センサの共振周波数もＬｉＮｂＯ ₃ 結晶の共振周波数に依存して一定であり、光電圧センサで検出可能なサージ電 圧の周波数範囲を高い方向へのばすことはできなかった。サージ電圧の周波数範 囲を高い方向へのばそうとすれば、ポッケルス素子として使用する電気光学結晶 としてＬｉＮｂＯ₃ 結晶以外のものに交換せざるを得なかった。

【０００４】 したがって、この考案の目的は、ＬｉＮｂＯ₃ 結晶を用いてポッケルス素子を 構成する場合において、共振周波数を高め、取得できる電圧の周波数帯域を広げ ることができる光電圧センサを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案の光電圧センサは、スライスしたＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる例えば厚 さ０．８ｍｍ程度の薄片を光路方向に厚みが増すように複数枚、例えば４枚貼り 合わせた積層体からなるポッケルス素子を用いている。

【０００６】

【作用】

この考案の構成によれば、ポッケルス素子としてＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる、 例えば厚さ０．８ｍｍ程度の薄片を複数枚、例えば４枚貼り合わせた積層体を使 用したので、ポッケルス素子を用いた光電圧センサの共振周波数を単体のＬｉＮ ｂＯ₃ 結晶を用いた光電圧センサの共振周波数に比べて高めることができた。

【０００７】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図１および図２を参照しながら説明する。 この光電圧センサは、図１に示すように、スライスしたＬｉＮｂＯ₃ 結晶から なる厚さ０．８ｍｍ程度の薄片３１〜３４を光路方向に厚みが増すように４枚貼 り合わせた積層体からなるポッケルス素子３を用いている。つまり、この光電圧 センサは、図１に示すように、例えば、両電極間に測定対象の電圧（サージ電圧 ）が印加されるＬｉＮｂＯ₃ 結晶の薄片３１〜３４を光路方向に厚みが増すよう に４枚貼り合わせた積層体からなるポッケルス素子３と１／４波長板２とを光路 方向に重ねたものを２つの偏向ビームスプリッタ１Ａ，１Ｂで挟んだ構造となっ ており、一方の偏向ビームスプリッタ１Ａへ信号処理用の電子回路５の出力部に ある発光素子（図示せず）からの光を光ファイバ４Ａを通して入射させ、他方の 偏向ビームスプリッタ１Ｂからの出射光を光ファイバ４Ｂを通して電子回路５の 入力部の受光素子（図示せず）へ入射させる構成とし、サージ電圧を受光素子の 出力変化で検出するようになっている。なお、上記両電極は、図１において、光 の透過方向と直交しかつ相対する２面（図１では紙面に垂直な２面）にポッケル ス素子３を挾む状態に形成されている。

【０００８】 この光電圧センサによれば、ポッケルス素子３としてＬｉＮｂＯ₃ 結晶からな る厚さ０．８ｍｍ程度の薄片３１〜３４を４枚貼り合わせた積層体を使用したの で、ポッケルス素子３を用いた光電圧センサの共振周波数が７９４．３ｋHzとな って、単体のＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなるポッケルス素子を使用した光電圧センサ の共振周波数（６７６．１ｋHz）に比べて１７．５％高めることができた。

【０００９】 図２に光電圧センサの共振周波数を測定する回路の回路図を示す。図２におい て、３０はポッケルス素子、６は発振器、７は周波数特性分析器である。その他 は図１と同様である。 図２の回路では、発振器６の出力電圧をポッケルス素子３０に印加するととも に、周波数特性分析器７に入力し、電子回路５の出力信号（受光素子の出力信号 を処理したもの）を周波数特性分析器７に入力することで、光電圧センサの共振 周波数を測定するようになっている。

【００１０】 図３には、図２の回路で、ポッケルス素子３０として使用するＬｉＮｂＯ₃ 結 晶の構造の例を示している。同図（ａ）には、単体のＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる ポッケルス素子３Ａを示し、同図（ｂ）にはＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる厚さ０． ８ｍｍ程度の薄片を４枚貼り合わせた積層体からなるポッケルス素子３Ｂを示し ている。

【００１１】 なお、ＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる薄片の厚さの上限は、特にないが、結晶の光 の透過率により制限される。例えば、結晶の透過率を５０％（１mmにつき）とし 、１０μＷの入射光に対して３μＷの出射光を必要とすれば、その厚さｘは、 １０（μＷ）×０．５^x ＝３（μＷ） から導き出され、 ｘ≒１．７（mm） となる。一方、ＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる薄片の厚さの下限は、結晶を薄く加工 して貼り合わせる技術に制限され、現状では、約０．２mmである。

【００１２】 また、ポッケルス素子３Ｂにおける薄片の積層枚数は４枚に限らず、２枚以上 何枚でもよい。

【００１３】

【考案の効果】

この考案の光電圧センサによれば、ポッケルス素子としてＬｉＮｂＯ₃ 結晶か らなる薄片を複数枚貼り合わせた積層体を使用したので、光電圧センサの共振周 波数を高めることができ、取得できる電圧の周波数帯域を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の光電圧センサの構成を示
す概略図である。

【図２】光電圧センサの共振周波数を測定する回路の回
路図である。

【図３】ポッケルス素子の例を示す概略図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 偏向ビームスプリッタ ２ １／４波長板 ３ ポッケルス素子 ４Ａ，４Ｂ 光ファイバ ５ 電子回路 ３１〜３４ 薄片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 川勝 健 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬｉＮｂＯ₃ 結晶からなる薄片を光路方
   向に厚みが増すように複数枚貼り合わせた積層体からな
   るポッケルス素子を用いた光電圧センサ。
2. 【請求項２】 積層体は厚さ０．８ｍｍ程度の薄片を４
   枚貼り合わせている請求項１記載の光電圧センサ。