JPH0749358A - 光変流器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏光子対による測定精度の低下を無くすと共
にレンズ系及びファラデー素子との結合構造を容易にす
る。 【構成】 光源１からの光を光ファイバー２、レンズ系
３を通してフェースプレート１０からサバール板１１に
導入し、このサバール板１１によって結晶の異方性と複
屈折により互いに直交する直線偏光に分離し、この直線
偏光をファラデー素子５を通す間に被測定電流に応じて
ファラデー回転させ、この直線偏光をサバール板１３を
通すことで合成し、フェースプレート１２を通して被測
定電流に応じた光出力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファラデー効果を利用
して電流測定を行う光変流器に係り、特に偏光子と検光
子を改良した光変流器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファラデー効果素子が使用される光変流
器は、基本的には図３に示す構成にされる。

【０００３】光源１からの光を光ファイバー２とレンズ
系３を介してＰＢＳと呼ばれる偏光子４に入射し、この
偏光子４で直線偏光した光をファラデー素子５を通す間
に該ファラデー素子５に印加される被測定電流の磁界に
応じて偏光面が回転した偏光を得、この偏光された光か
ら検光子（偏光子）６で特定の方向成分だけの光を取り
出し、レンズ系７及び光ファイバー８を通して光−電気
変換器になるフォトダイオード９に電気信号として得
る。

【０００４】ファラデー素子材料には、鉛ガラスやＢＧ
Ｏ（Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₂₀）、ＢＳＯ（Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀）等の
材料が良く用いられる。これは、飽和磁界がないため広
い磁界範囲、即ち被測定電流範囲が広くとれること及び
温度安定性が高いことによる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の光変流器にお
いて、計測の精度は、ファラデー素子の感度を別にする
と、偏光子対３、５の精度が重要なファクターとなる。

【０００６】偏光子が直線偏光を得る原理は、ブリュス
ター角を利用することによる。そして、この効率を上げ
るため、偏光子対は多相の薄膜を積層する構成にされ、
直線偏光の度合いは９９％強にも達する。

【０００７】しかし、光量を変化させる割合になる消光
比は、４桁程度にまでしか上げられないため、高い精度
の測定を難しくしていた。

【０００８】また、レンズ系と偏光子とは分離している
ため、その結合界面での反射損があり、その損失を軽減
する構成を必要とすると共に光軸合わせが必要となるな
ど実際の組み立て構造を複雑にする。

【０００９】また、ファラデー素子としては均質さが要
求されるが、温度変化による歪みや保持構造の不都合に
よる歪みの影響を取り除くことを必要とし、偏光子との
組み立て構造を複雑にする。

【００１０】本発明の目的は、偏光子対による測定精度
の低下を無くすと共にレンズ系及びファラデー素子との
結合構造を容易にする光変流器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、光源からの光を互いに直交する直線偏光
に分離出射する第１のサバール板と、このサバール板か
らの光を被測定電流の大きさに応じて回転させるファラ
デー素子と、このファラデー素子からの変調光を合成す
る第２のサバール板とを備え、第２のサバール板の出射
光の強さから被測定電流に応じた信号を得ることを特徴
とする。

【００１２】

【作用】従来の偏光子に代えて、結晶の異方性と複屈折
により互いに直交する直線偏光に分離するサバール板を
利用する。第１のサバール板による直線偏光は、ファラ
デー素子によって被測定電流に応じてファラデー回転
し、この直線偏光を第２のサバール板を通すことで合成
することで被測定電流に応じた光出力を得る。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。同図が図３と異なる部分は、偏光子４、６に代え
て、フェイスプレートとサバール板の組み合わせで構成
される点にある。

【００１４】フェイスプレート１０は、イメージファイ
バーと同等の断面を有し、サバール板１１と光学的にコ
ンタクトされ、反射損を低減させると同時に耐振動性な
ど強いアライメント構造にされる。そして、フェイスプ
レート１０は、レンズ系３からの入射光を二次元の光と
してサバール板１１に導入する。同様に、フェイスプレ
ート１２は、サバール板１３からの検光出力を二次元の
光としてレンズ系７に導入し、レンズ系７で収束する。

【００１５】サバール板１１は、例えば一軸性の結晶で
ある水晶で構成され、フェイスプレート１０からの入射
光を結晶の異方性（方向により屈折率が異なる）と複屈
折により互いに直交する直線偏光に分離してファラデー
素子５に導入する。

【００１６】同様に、サバール板１３は、ファラデー素
子５からの光を互いに直交する直線偏光に分離出射す
る。なお、サバール板１１と１３は互いの厚みを同じに
するに限られない。

【００１７】図２は、サバール板１１、１３とファラデ
ー素子５による光の分離・合成を示す。サバール板１１
は、結晶軸に対して斜め（例えば４５度）にカット加工
した平行平板になり、これにフェイスプレート１０から
の光ビームが入射されると、結晶の異方性と複屈折によ
り互いに直交する常光線Ａと異常光線Ｂの直線偏光に分
離して出射する。

【００１８】これらの光は、ファラデー素子５を経てサ
バール板１３で再び互いに直交する常光線と異常光線に
分離される。

【００１９】ここで、ファラデー素子５に磁界が加えら
れていない（測定電流が零）ときには、ファラデー素子
５の出射光はａとｃのみになるが、磁界が加えられてい
るときには出射光ａのビームがサバール板１３で分離し
た出射光ｂの方向の光成分を持つことになる。同様に、
ビームｃが分離されて出射光ｂの方向の光成分を持つこ
とになる。

【００２０】即ち、出射光ａ，ｃは、純粋な直線偏光で
あるが、出射光ｂは直交する２つの直線偏光の合成にな
り、ファラデー素子５の受ける磁界の強さ（電流の大き
さ）に応じた強度を持つ出射光を得ることができる。

【００２１】以上の構成になる本実施例によれば、直線
偏光の生成と検出に複屈折を利用したサバール板を用い
ることにより測定精度を向上することができる。

【００２２】また、偏光子対４、６に代えて、サバール
板による直線偏光を得ることは、温度変化に対する安定
性を増すことができ、温度による測定精度への悪影響を
無くすことができる。即ち、従来の偏光子は、ガラスプ
リズムの間に誘電体膜を多層にコートし、貼り合わせた
ものになるため、温度による直線偏光の度合いが変化す
る。これに対し、サバール板は、温度安定性の高い水晶
を用いることができ、温度による変動が少なくなる。

【００２３】また、本実施例によれば、偏光子での光導
入と導出にフェースプレート１０、１２とサバール板１
１、１３によって一体化できるため、光反射損を減ら
し、また耐振性及び温度変化に強くなり、信頼性を高め
ることができる。

【００２４】なお、実施例において、ファラデー素子５
に磁界がかけられない状態では出射光ｂが零になること
から、該出射光ｂをモニタリングすることによりノイズ
レベルの把握ができ、測定精度の向上に利用することが
できる。

【００２５】また、１本の入射光とする場合を示すが、
二次元的に多数本の入射光とすることによりその平均化
処理ができ、この場合は測定精度を一層向上できる。

【００２６】さらに、ファラデー素子とサバール板１３
の組みを多数段設ける構成とし、各ファラデー素子の長
さを若干変えることにより、最終段の出力信号には夫々
個別の変調を得ることができ、二次元ＣＣＤなどを利用
して測定電流のディジタル処理が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、従来の
偏光子に代えて、結晶の異方性と複屈折により互いに直
交する直線偏光に分離するサバール板を使用するため、
温度変化も含めて測定精度を向上することができ、また
光の導入導出がフェースプレートを使った構造になり、
組み立て構造を簡単にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】実施例におけるサバール板とファラデー素子の
光分離・合成の説明図。

【図３】従来の基本構成図。

【符号の説明】

４、６…偏光子 ５…ファラデー素子 １０、１２…フェースプレート １１、１３…サバール板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を互いに直交する直線偏光
   に分離出射する第１のサバール板と、このサバール板か
   らの光を被測定電流の大きさに応じて回転させるファラ
   デー素子と、このファラデー素子からの変調光を合成す
   る第２のサバール板とを備え、第２のサバール板の出射
   光の強さから被測定電流に応じた信号を得ることを特徴
   とする光変流器。
2. 【請求項２】 前記第１のサバール板は、光源側にフェ
   イスプレートを有して光を導入し、前記第２のサバール
   板は光出射側にフェイスプレートを有して光を導出する
   構成を特徴とする請求項１記載の光変流器。