JPH0782036B2 - 光フアイバ型電圧センサ - Google Patents
光フアイバ型電圧センサInfo
- Publication number
- JPH0782036B2 JPH0782036B2 JP61042215A JP4221586A JPH0782036B2 JP H0782036 B2 JPH0782036 B2 JP H0782036B2 JP 61042215 A JP61042215 A JP 61042215A JP 4221586 A JP4221586 A JP 4221586A JP H0782036 B2 JPH0782036 B2 JP H0782036B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- self
- rod lens
- input
- light
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、ポッケルス効果を用いた光ファイバ型電圧セ
ンサに関する。
ンサに関する。
従来の技術 BSO,LiNbO3,ZnS等の電気光学結晶のポッケルス効果を利
用して高圧送電線などの電圧を光学的に測定する光ファ
イバ型電圧センサは、絶縁性や電磁誘導ノイズの点です
ぐれており、抵抗分圧法やコンデンサ分圧法などによる
電気的測定法に比較して多くの長所を有しているため、
近年、積極的に開発が行なわれている。
用して高圧送電線などの電圧を光学的に測定する光ファ
イバ型電圧センサは、絶縁性や電磁誘導ノイズの点です
ぐれており、抵抗分圧法やコンデンサ分圧法などによる
電気的測定法に比較して多くの長所を有しているため、
近年、積極的に開発が行なわれている。
第２図は、ポッケルス効果を利用した光ファイバ型電圧
センサの一従来例である。双方向で用いる入，出力兼用
光ファイバ１と自己集束性ロッドレンズ２の一端側との
間に、１枚の複屈折材料（ルチル平板）３を置いて偏光
分離機能を持たせ、また、自己集束性ロッドレンズ２の
他端には、電極４を有するポッケルス材料（本従来例で
は、LiNbO3単結晶）５と1/8波長板６、及び反射板７を
配置して、反射光学系を構成する。入出力兼用光ファイ
バ１の手前には分岐器８があって、入力光ファイバ９か
らの光l inを入出力兼用光ファイバ１に通し、また、入
出力兼用光ファイバ１から逆方向に帰ってきた信号光l
outを出力光ファイバ10に分岐する。
センサの一従来例である。双方向で用いる入，出力兼用
光ファイバ１と自己集束性ロッドレンズ２の一端側との
間に、１枚の複屈折材料（ルチル平板）３を置いて偏光
分離機能を持たせ、また、自己集束性ロッドレンズ２の
他端には、電極４を有するポッケルス材料（本従来例で
は、LiNbO3単結晶）５と1/8波長板６、及び反射板７を
配置して、反射光学系を構成する。入出力兼用光ファイ
バ１の手前には分岐器８があって、入力光ファイバ９か
らの光l inを入出力兼用光ファイバ１に通し、また、入
出力兼用光ファイバ１から逆方向に帰ってきた信号光l
outを出力光ファイバ10に分岐する。
この動作原理を説明すると、入出力兼用光ファイバ１か
ら出射した光l inはルチル平板３で直線偏光になり、ポ
ッケルス材料５及び、1/8波長板６を透過後、ミラー７
で反射され、再び1/8波長板６及び、ポッケルス５を通
過後、ルチル平板３で偏光分離されて、入出力兼用光フ
ァイバ１に受光される。ポッケルス材料５は電界により
屈折率が変化するが、その変化率が偏光方向により異な
るため、通過する光の位相が変わり、楕円偏光となる。
この偏光の変化を検光子に当たるルチル平板３で偏光分
離し、強度変化に変換する。ここで、ポッケルス材料５
を通過する光が電界により受ける光学的位相差Δφは印
加電界強度Ｅに比例する。すなわち Δφ＝kE ただしk:比例定数 ………（１） となる。
ら出射した光l inはルチル平板３で直線偏光になり、ポ
ッケルス材料５及び、1/8波長板６を透過後、ミラー７
で反射され、再び1/8波長板６及び、ポッケルス５を通
過後、ルチル平板３で偏光分離されて、入出力兼用光フ
ァイバ１に受光される。ポッケルス材料５は電界により
屈折率が変化するが、その変化率が偏光方向により異な
るため、通過する光の位相が変わり、楕円偏光となる。
この偏光の変化を検光子に当たるルチル平板３で偏光分
離し、強度変化に変換する。ここで、ポッケルス材料５
を通過する光が電界により受ける光学的位相差Δφは印
加電界強度Ｅに比例する。すなわち Δφ＝kE ただしk:比例定数 ………（１） となる。
また、光線は1/8波長板を往復することにより、π/2の
位相差を受ける。従って、この場合の出力強度は、 Ｐ∝１−sin（Δφ） ………（２） となり、Δφが小さい時には、 Ｐ∝１−Δφ＝１−kE ………（３） となり、電界強度Ｅに比例した光両変化が得られる。
位相差を受ける。従って、この場合の出力強度は、 Ｐ∝１−sin（Δφ） ………（２） となり、Δφが小さい時には、 Ｐ∝１−Δφ＝１−kE ………（３） となり、電界強度Ｅに比例した光両変化が得られる。
発明が解決しようとする問題点 従来例では、入出力光ファイバ１を双方向で兼用してい
るために、信号光l outを分岐するためには分岐器８が
不可欠であり、入力時と出力時の２回分岐器８を通過す
るために、分岐器８内のハーフミラー11及び、光部品の
結合部位等で合計6dB以上の光損失が生ずる。また、分
岐器８を必要とするために、コスト高であり、部品点数
の増加により高い信頼性を得ることができない。
るために、信号光l outを分岐するためには分岐器８が
不可欠であり、入力時と出力時の２回分岐器８を通過す
るために、分岐器８内のハーフミラー11及び、光部品の
結合部位等で合計6dB以上の光損失が生ずる。また、分
岐器８を必要とするために、コスト高であり、部品点数
の増加により高い信頼性を得ることができない。
さらに、本従来例では、複屈折材料３を２回通過するた
めに、２回の偏光分離による損失6dBも避けることがで
きない。
めに、２回の偏光分離による損失6dBも避けることがで
きない。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題を解決するために、半導体レーザを
光源として使用し、入力用偏波面保存型光ファイバと出
力用マルチモード型光ファイバとを自己集束型ロッドレ
ンズの一方の端面に１枚の複屈折材料を介して配置し、
前記自己集束型ロッドレンズの他方の端面に、ポッケル
ス効果を有する材料と1/8波長板、及び反射板とを配置
し、前記入力用偏波面保存型光ファイバを、前記自己集
束型ロッドレンズの光軸上に配置すると共に、前記出力
用マルチモード型光ファイバを、前記集束型ロッドレン
ズの光軸に対して前記入力用偏波面保存型光ファイバの
位置から前記複屈折材料の常光，異常光分離方向に、前
記常光，異常光分離巾だけ離れた位置に配置するもので
ある。
光源として使用し、入力用偏波面保存型光ファイバと出
力用マルチモード型光ファイバとを自己集束型ロッドレ
ンズの一方の端面に１枚の複屈折材料を介して配置し、
前記自己集束型ロッドレンズの他方の端面に、ポッケル
ス効果を有する材料と1/8波長板、及び反射板とを配置
し、前記入力用偏波面保存型光ファイバを、前記自己集
束型ロッドレンズの光軸上に配置すると共に、前記出力
用マルチモード型光ファイバを、前記集束型ロッドレン
ズの光軸に対して前記入力用偏波面保存型光ファイバの
位置から前記複屈折材料の常光，異常光分離方向に、前
記常光，異常光分離巾だけ離れた位置に配置するもので
ある。
作用 本発明は上記の構成により、入力用偏波面保存型光ファ
イバからの出射光は直線偏光となっており、入力側での
偏光分離が不要となり、3dBの光損失を避けることがで
きるだけでなく、入力用光ファイバより比較的コア径の
大きな出力用光ファイバを出力専用として使用するた
め、入，出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐
器が不用となり、光損失の大巾な改善が期待できる。さ
らに、光源として使用する半導体レーザの発振波長広が
りの半値全巾は一般的に数nmと非常に狭いため測定精度
の改善が可能となる。
イバからの出射光は直線偏光となっており、入力側での
偏光分離が不要となり、3dBの光損失を避けることがで
きるだけでなく、入力用光ファイバより比較的コア径の
大きな出力用光ファイバを出力専用として使用するた
め、入，出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐
器が不用となり、光損失の大巾な改善が期待できる。さ
らに、光源として使用する半導体レーザの発振波長広が
りの半値全巾は一般的に数nmと非常に狭いため測定精度
の改善が可能となる。
実 施 例 第１図は本発明の光ファイバ型電圧センサの一実施例を
示す構成図であり、従来例と同一箇所には同一番号を付
してある。
示す構成図であり、従来例と同一箇所には同一番号を付
してある。
従来例と大きく異なる点は、入力用光ファイバ９の位置
から複屈折材料３の偏光分離方向に偏光分離巾だけ離れ
た位置に出力用光ファイバ10を配置し、不出力光ファイ
バを分離したことであり、このため分岐器が不用となっ
ている。
から複屈折材料３の偏光分離方向に偏光分離巾だけ離れ
た位置に出力用光ファイバ10を配置し、不出力光ファイ
バを分離したことであり、このため分岐器が不用となっ
ている。
次に、本発明によるセンサの動作原理を説明する。半導
体レーザ12から出射した直線偏光は自己集束型ロッドレ
ンズ２の光軸上に配置された入力用偏波面保存型光ファ
イバの偏光固有軸に入射する。これにより光は、直線偏
光を保ったまま光ファイバ中を伝搬しルチル平板等から
なる複屈折材料３に入射する。この時入射した直線偏光
が常光となるように入力用偏波面保存型光ファイバ９の
出力端面をファイバ軸を中心に回軸調整することによ
り、ほとんど損失なく複屈折材料３中を通過し、自己集
束型レンズ２で平行光となり、ポッケルス材料５及び1/
8波長板６を通過後反射板７で反射されて、再び1/8波長
板６及びポッケルス材料５を通過し、複屈折材料３に再
び入射する。光は、ポッケルス材料５を通過時に電極４
から印加される電圧に対応した位相変化を受けるため、
また、1/8波長板を１往復することにより1/4波長の位相
差を受けて楕円偏光となっているため、複屈折材料３に
再び入射した光は、常光と異常光とに偏光分離され、２
光線となる。この２光線のうちの異常光は、複屈折材料
３を通過し、位相変化が強度変化に変換され、出力用マ
ルチモード光ファイバに集光し伝搬することにより、電
圧の強度に比例した光量の変化が得られる。
体レーザ12から出射した直線偏光は自己集束型ロッドレ
ンズ２の光軸上に配置された入力用偏波面保存型光ファ
イバの偏光固有軸に入射する。これにより光は、直線偏
光を保ったまま光ファイバ中を伝搬しルチル平板等から
なる複屈折材料３に入射する。この時入射した直線偏光
が常光となるように入力用偏波面保存型光ファイバ９の
出力端面をファイバ軸を中心に回軸調整することによ
り、ほとんど損失なく複屈折材料３中を通過し、自己集
束型レンズ２で平行光となり、ポッケルス材料５及び1/
8波長板６を通過後反射板７で反射されて、再び1/8波長
板６及びポッケルス材料５を通過し、複屈折材料３に再
び入射する。光は、ポッケルス材料５を通過時に電極４
から印加される電圧に対応した位相変化を受けるため、
また、1/8波長板を１往復することにより1/4波長の位相
差を受けて楕円偏光となっているため、複屈折材料３に
再び入射した光は、常光と異常光とに偏光分離され、２
光線となる。この２光線のうちの異常光は、複屈折材料
３を通過し、位相変化が強度変化に変換され、出力用マ
ルチモード光ファイバに集光し伝搬することにより、電
圧の強度に比例した光量の変化が得られる。
なお、複屈折材料は、ルチルの単結晶を使用している
が、例えば、方解石でも使用可能である。また、ルチル
平板は、２偏光成分を角度をつけて分離するために、光
軸に対いて傾けて切り出したものであり、光ファイバ間
隔に応じて、有効に偏光分離できる様に、光軸との角
度、及びルチル平板の厚みを設計すれば良い。
が、例えば、方解石でも使用可能である。また、ルチル
平板は、２偏光成分を角度をつけて分離するために、光
軸に対いて傾けて切り出したものであり、光ファイバ間
隔に応じて、有効に偏光分離できる様に、光軸との角
度、及びルチル平板の厚みを設計すれば良い。
なお、本実施例では1/8波長板の位置をポッケルス材料
とミラーの間に置いたが、複屈折材料とミラーの間であ
れば、どこに置いても動作に変わりはない。
とミラーの間に置いたが、複屈折材料とミラーの間であ
れば、どこに置いても動作に変わりはない。
なお、本実施例では、入力光ファイバを自己集束性ロッ
ドレンズの光軸上に置いたが、出力光ファイバを光軸上
に置き、複屈折材料の偏光分離方向に偏光分離幅だけ離
れた位置に、入力光ファイバを置いても良い。
ドレンズの光軸上に置いたが、出力光ファイバを光軸上
に置き、複屈折材料の偏光分離方向に偏光分離幅だけ離
れた位置に、入力光ファイバを置いても良い。
なお、ポッケルス材料は、LiNbO3に限らず、ポッケルス
効果を有するもの（例えば、KDP,ADP,LiTaO3,ZnSe,ZnS,
水晶等）であれば何であっても良く、横型変調方式によ
るものと、縦型変調方式によるものによって、電極の位
置が異なることは言うまでもない。
効果を有するもの（例えば、KDP,ADP,LiTaO3,ZnSe,ZnS,
水晶等）であれば何であっても良く、横型変調方式によ
るものと、縦型変調方式によるものによって、電極の位
置が異なることは言うまでもない。
発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、入力用偏波面保存
型光ファイバからの出射光は直線偏光となっており入力
側での偏光分離が不要となり、3dBの光損失を避けるこ
とができるだけでなく、入力用光ファイバよりコア径の
大きな出力用マルチモード光ファイバ（偏波面保存型光
ファイバコア径は10μｍ以下、マルチモード型光ファイ
バでは50μｍ以上）を、出力専用として使用するため入
出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐器が不用
となるため、光損失の大巾な改善が期待できる。さらに
光源として使用する半導体レーザの発振波長広がりの半
値全巾は一般的に数nmと、発光ダイオードのそれ（数10
nm〜100nm以上）より非常に狭いため、測定精度の改善
が可能となるものである。
型光ファイバからの出射光は直線偏光となっており入力
側での偏光分離が不要となり、3dBの光損失を避けるこ
とができるだけでなく、入力用光ファイバよりコア径の
大きな出力用マルチモード光ファイバ（偏波面保存型光
ファイバコア径は10μｍ以下、マルチモード型光ファイ
バでは50μｍ以上）を、出力専用として使用するため入
出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐器が不用
となるため、光損失の大巾な改善が期待できる。さらに
光源として使用する半導体レーザの発振波長広がりの半
値全巾は一般的に数nmと、発光ダイオードのそれ（数10
nm〜100nm以上）より非常に狭いため、測定精度の改善
が可能となるものである。
第１図は本発明の一実施例における光ファイバ型電圧セ
ンサの構成図、第２図は従来のセンサの構成図である。 ９……入力用偏波面保存型光ファイバ、10……出力用マ
ルチモード型光ファイバ、12……半導体レーザ、３……
複屈折材料、２……自己集束型ロッドレンズ、５……ポ
ッケルス材料、６……1/8波長板、４……電極、７……
反射板。
ンサの構成図、第２図は従来のセンサの構成図である。 ９……入力用偏波面保存型光ファイバ、10……出力用マ
ルチモード型光ファイバ、12……半導体レーザ、３……
複屈折材料、２……自己集束型ロッドレンズ、５……ポ
ッケルス材料、６……1/8波長板、４……電極、７……
反射板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 和郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石河 大典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 金山 光一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−157872（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザを光源として使用し、入力用
偏波面保存型光ファイバと出力用マルチモード型光ファ
イバとを自己集束型ロッドレンズの一方の端面に１枚の
複屈折材料を介して配置し、前記自己集束型ロッドレン
ズの他方の端面に、ポッケルス効果を有する材料と1/8
波長板及び反射板とを配置し、前記入力用偏波面保存型
光ファイバから出射する直線偏光が常光となるように、
前記入力用偏波面保存型光ファイバを前記複屈折材料に
対して回転調整して、前記自己集束型ロッドレンズの光
軸上に配置すると共に、前記出力用マルチモード型光フ
ァイバを、前記自己集束型ロッドレンズの光軸に対して
前記入力用偏波面保存型光ファイバの位置から前記複屈
折材料の常光，異常光分離方向に、前記常光，異常光分
離巾だけ離れた位置に配置してなる光ファイバ型電圧セ
ンサ。 - 【請求項２】半導体レーザを光源として使用し、入力用
偏波面保存型光ファイバと出力用マルチモード型光ファ
イバとを自己集束型ロッドレンズの一方の端面に１枚の
複屈折材料を介して配置し、前記自己集束型ロッドレン
ズの他方の端面に、ポッケルス効果を有する材料と1/8
波長板及び反射板とを配置し、前記出力用マルチモード
型光ファイバを、前記自己集束型ロッドレンズの光軸上
に配置すると共に、前記入力用偏波面保存型光ファイバ
から出射する直線偏光が常光となるように、前記入力用
偏波面保存型光ファイバを前記複屈折材料に対して回転
調整して、前記自己集束型ロッドレンズの光軸に対して
前記出力用マルチモード型光ファイバの位置から前記複
屈折材料の異常光，常光分離方向に、前記異常光，常光
分離巾だけ離れた位置に配置してなる光ファイバ型電圧
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042215A JPH0782036B2 (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 光フアイバ型電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042215A JPH0782036B2 (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 光フアイバ型電圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62198769A JPS62198769A (ja) | 1987-09-02 |
| JPH0782036B2 true JPH0782036B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=12629810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61042215A Expired - Fee Related JPH0782036B2 (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 光フアイバ型電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782036B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100316003B1 (ko) * | 2000-07-13 | 2001-12-20 | 편영식 | 초음파를 이용한 마이크로 버니싱 장치 |
| US7176671B2 (en) * | 2002-03-01 | 2007-02-13 | The Tokoyo Electric Power Company, Inc | Current measuring device |
| US20040047535A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-11 | Ljerka Ukrainczyk | Enhanced fiber-optic sensor |
| JP2013032968A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Toyota Industries Corp | 光ファイバ型電圧センサ |
-
1986
- 1986-02-27 JP JP61042215A patent/JPH0782036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62198769A (ja) | 1987-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2818300B2 (ja) | 温度補償を行った光学的交流測定方法及びこの方法を実施する装置 | |
| US4539519A (en) | Fiber optics device for measuring the intensity of an electric current utilizing the Faraday effect | |
| US4933629A (en) | Method and apparatus for optically measuring electric and magnetic quantities having an optical sensing head exhibiting the Pockel's and Faraday effects | |
| US4536861A (en) | Optical fibre hydrophone | |
| US5731579A (en) | Electro-optical voltage sensor head | |
| EP0586226B1 (en) | Optical voltage electric field sensor | |
| US5939711A (en) | Electro-optic voltage sensor head | |
| JPH0740048B2 (ja) | 光フアイバ型電圧センサ | |
| JPH0782036B2 (ja) | 光フアイバ型電圧センサ | |
| JPH024864B2 (ja) | ||
| JPH0464030B2 (ja) | ||
| JPH0237545B2 (ja) | Hikarinyorudenkai*jikaisokuteiki | |
| JP2734553B2 (ja) | 半導体レーザモジュール | |
| JPS6135321A (ja) | 光学センサ | |
| JP2509692B2 (ja) | 光学式測定装置 | |
| JPS6264961A (ja) | 光フアイバ型電圧センサ | |
| JP3494525B2 (ja) | 光ファイバ電流計測装置 | |
| JPS58146858A (ja) | 光電流・磁界計測装置 | |
| JP3505669B2 (ja) | 電界センサ | |
| JP3235301B2 (ja) | 光電圧センサー | |
| JP3145798B2 (ja) | 光磁界センサおよび磁界測定装置 | |
| GB2100018A (en) | Fibre optics measuring device | |
| JP3577616B2 (ja) | 電界センサ | |
| SU1272258A1 (ru) | Способ измерени высокого напр жени и устройство дл его осуществлени | |
| JPH09274056A (ja) | 光ファイバ電流計測装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |