JPH0829467A - 電界センサ - Google Patents
電界センサInfo
- Publication number
- JPH0829467A JPH0829467A JP15850794A JP15850794A JPH0829467A JP H0829467 A JPH0829467 A JP H0829467A JP 15850794 A JP15850794 A JP 15850794A JP 15850794 A JP15850794 A JP 15850794A JP H0829467 A JPH0829467 A JP H0829467A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- field sensor
- optical waveguide
- incident
- optical
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化に起因する電界センサの感度の変動
を改良し、高感度電界センサを提供する。 【構成】 ニオブ酸リチウム単結晶基板１０上に、入射
光導波路３、これから分岐した二つの位相シフト光導波
路４、これらが合流する出射光導波路６を形成する。光
の吸収を防ぐためのバッファ層として二酸化珪素膜で全
面をコートした上で、位相シフト光導波路４上に一対の
変調電極５を形成し、両端の入射光導波路３と出射光導
波路６にそれぞれ入射光ファイバ２と出射光ファイバ７
を接続する。一対の変調電極５に電界受信用円形ループ
アンテナ１７を接続し、電界センサを構成する。なお、
円形ループアンテナ１７を長方形等の他の様々な形状の
ループアンテナに設計変更できる。
を改良し、高感度電界センサを提供する。 【構成】 ニオブ酸リチウム単結晶基板１０上に、入射
光導波路３、これから分岐した二つの位相シフト光導波
路４、これらが合流する出射光導波路６を形成する。光
の吸収を防ぐためのバッファ層として二酸化珪素膜で全
面をコートした上で、位相シフト光導波路４上に一対の
変調電極５を形成し、両端の入射光導波路３と出射光導
波路６にそれぞれ入射光ファイバ２と出射光ファイバ７
を接続する。一対の変調電極５に電界受信用円形ループ
アンテナ１７を接続し、電界センサを構成する。なお、
円形ループアンテナ１７を長方形等の他の様々な形状の
ループアンテナに設計変更できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＥＭＣ分野で電波や電
極ノイズの特性測定に用いる計測器に関し、特に空間を
伝搬する電磁波の電界強度を測定するための電界センサ
に利用することができるとともに、放送電波等特定の周
波数の信号電波を検出するアンテナとしても利用するこ
とができる。
極ノイズの特性測定に用いる計測器に関し、特に空間を
伝搬する電磁波の電界強度を測定するための電界センサ
に利用することができるとともに、放送電波等特定の周
波数の信号電波を検出するアンテナとしても利用するこ
とができる。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ等の情報機器や通信機器、
ロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御器など多
くの電気機器は、互いに外部からの電磁ノイズによって
誤動作などの影響を受ける危険を常にもっており、ＥＭ
Ｃ分野においては、外部の電磁環境や影響を及ぼすよう
なノイズの大きさ、また自らが発生するノイズ等を正確
に測定することが重要となっている。
ロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御器など多
くの電気機器は、互いに外部からの電磁ノイズによって
誤動作などの影響を受ける危険を常にもっており、ＥＭ
Ｃ分野においては、外部の電磁環境や影響を及ぼすよう
なノイズの大きさ、また自らが発生するノイズ等を正確
に測定することが重要となっている。
【０００３】従来、上述のような電磁ノイズの測定に
は、（ａ）通常のアンテナを用いて受信し、同軸ケーブ
ルで測定器まで導く方法、（ｂ）アンテナを用いて受信
した信号を検波して光信号に変換し光ファイバで測定器
まで導く方法、（ｃ）印加される電界強度に応じて透過
光の強度が変化するように構成された光学素子を用いて
電界強度変化を光強度変化に変換し、上記光学素子と光
源及び測定器に接続された光検出器間を光ファイバで接
続する方法がある。（ａ）のアンテナを用いる方法が最
も一般的であるが、同軸ケーブル等の電気ケーブルの存
在により電界分布が乱れてしまったり、ケーブル途中か
らのノイズ混入の恐れがある等の問題があったため、光
ファイバを用いた上記（ｂ）、（ｃ）の方法が開発され
ている。
は、（ａ）通常のアンテナを用いて受信し、同軸ケーブ
ルで測定器まで導く方法、（ｂ）アンテナを用いて受信
した信号を検波して光信号に変換し光ファイバで測定器
まで導く方法、（ｃ）印加される電界強度に応じて透過
光の強度が変化するように構成された光学素子を用いて
電界強度変化を光強度変化に変換し、上記光学素子と光
源及び測定器に接続された光検出器間を光ファイバで接
続する方法がある。（ａ）のアンテナを用いる方法が最
も一般的であるが、同軸ケーブル等の電気ケーブルの存
在により電界分布が乱れてしまったり、ケーブル途中か
らのノイズ混入の恐れがある等の問題があったため、光
ファイバを用いた上記（ｂ）、（ｃ）の方法が開発され
ている。
【０００４】上記方法のうち（ｂ）の方法は、ダイオー
ドで検波した信号を増幅して発光ダイオードに加えて光
信号に変換して光ファイバで光検出器に導くものである
が、センサヘッド部に電気回路やバッテリを必要とする
ため、ある大きさの金属部分が存在し、かつ、形状も大
きくなってしまう。また、電界の検出感度が低く応答速
度が遅いという欠点がある。
ドで検波した信号を増幅して発光ダイオードに加えて光
信号に変換して光ファイバで光検出器に導くものである
が、センサヘッド部に電気回路やバッテリを必要とする
ため、ある大きさの金属部分が存在し、かつ、形状も大
きくなってしまう。また、電界の検出感度が低く応答速
度が遅いという欠点がある。
【０００５】一方、（ｃ）の方法では電界強度を透過光
の強度変化に変換する光学素子として電気光学効果を有
する結晶を用いている。その素子構造としては、光ファ
イバの出射光をレンズで平行光として小型アンテナを取
り付けた結晶中を通過させて結晶中の電界により偏光状
態を変化させ、検光子で強度変化に変換した後再び光フ
ァイバに結合するバルク型素子と、結晶上に設けた光導
波路により上記光学素子を構成する導波路型素子があ
り、通常導波路型の方がバルク型よりも１０倍以上検出
感度が高い。また、導波路型の電界センサ用の基板結晶
には電気光学定数の高いニオブ酸リチウム単結晶が一般
に使われている。
の強度変化に変換する光学素子として電気光学効果を有
する結晶を用いている。その素子構造としては、光ファ
イバの出射光をレンズで平行光として小型アンテナを取
り付けた結晶中を通過させて結晶中の電界により偏光状
態を変化させ、検光子で強度変化に変換した後再び光フ
ァイバに結合するバルク型素子と、結晶上に設けた光導
波路により上記光学素子を構成する導波路型素子があ
り、通常導波路型の方がバルク型よりも１０倍以上検出
感度が高い。また、導波路型の電界センサ用の基板結晶
には電気光学定数の高いニオブ酸リチウム単結晶が一般
に使われている。
【０００６】図４は、従来の導波路型素子による電界セ
ンサを示す。ｃ軸に垂直に切り出したニオブ酸リチウム
単結晶基板１０上にチタンを拡散して入射光導波路３、
そこから分岐して結合した位相シフト光導波路４、及び
上記２本の位相シフト光導波路４が合流して結合した出
射光導波路６が、形成されている。入射光導波路３の入
射端には、入射光ファイバ２が結合され、出射光導波路
６の出射端には、出射光ファイバ７が接続されている。
また、位相シフト光導波路４上には一対の変調電極５が
設置され、ダイポールアンテナ９に接続されている。図
４及び図５において、入射光１は、入射光ファイバ２か
ら入射光導波路３に入射した後、位相シフト光導波路４
にエネルギーが分割される。電界１４が印加された場
合、ダイポールアンテナ９により変調電極５に電圧が誘
起されて位相シフト光導波路４中には深さ方向に互いに
反対向きの電界成分が生じる。１１はリード線、１２は
電極パッド、１３はバッファ層（二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜）、１５は負電荷、１６は正電荷である。この
結果、電気光学効果により屈折率変化が生じて位相シフ
ト光導波路４を伝搬する光波間には印加電界１４の大き
さに応じた位相差が生じ、それらが合流して出射光導波
路６に結合する場合に干渉により光強度が変化する。す
なわち、印加電界強度に応じて出射光ファイバ７に出射
する出射光８の強度は変化することになり、その光強度
変化を光検出器で測定することにより印加電界の強度を
測定できる。
ンサを示す。ｃ軸に垂直に切り出したニオブ酸リチウム
単結晶基板１０上にチタンを拡散して入射光導波路３、
そこから分岐して結合した位相シフト光導波路４、及び
上記２本の位相シフト光導波路４が合流して結合した出
射光導波路６が、形成されている。入射光導波路３の入
射端には、入射光ファイバ２が結合され、出射光導波路
６の出射端には、出射光ファイバ７が接続されている。
また、位相シフト光導波路４上には一対の変調電極５が
設置され、ダイポールアンテナ９に接続されている。図
４及び図５において、入射光１は、入射光ファイバ２か
ら入射光導波路３に入射した後、位相シフト光導波路４
にエネルギーが分割される。電界１４が印加された場
合、ダイポールアンテナ９により変調電極５に電圧が誘
起されて位相シフト光導波路４中には深さ方向に互いに
反対向きの電界成分が生じる。１１はリード線、１２は
電極パッド、１３はバッファ層（二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜）、１５は負電荷、１６は正電荷である。この
結果、電気光学効果により屈折率変化が生じて位相シフ
ト光導波路４を伝搬する光波間には印加電界１４の大き
さに応じた位相差が生じ、それらが合流して出射光導波
路６に結合する場合に干渉により光強度が変化する。す
なわち、印加電界強度に応じて出射光ファイバ７に出射
する出射光８の強度は変化することになり、その光強度
変化を光検出器で測定することにより印加電界の強度を
測定できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述ニ
オブ酸リチウム単結晶を基板として用いた導波路型電界
センサの場合、温度変化によって焦電効果に基づく電荷
が電極部に滞留し、その電荷分布が一様でないため、結
果として感度変動を引き起こす（図５参照）。この感度
変動は、温度変化が急激であるほど顕著であり、微少な
温度変化に対しても敏感に変動する。
オブ酸リチウム単結晶を基板として用いた導波路型電界
センサの場合、温度変化によって焦電効果に基づく電荷
が電極部に滞留し、その電荷分布が一様でないため、結
果として感度変動を引き起こす（図５参照）。この感度
変動は、温度変化が急激であるほど顕著であり、微少な
温度変化に対しても敏感に変動する。
【０００８】また、前述導波路型電界センサの場合、電
気ケーブルの存在による電界分布の乱れ、ノイズ混入
は、無いものの、最小検出可能電界強度は、（ａ）のア
ンテナを用いて同軸ケーブルで測定器まで導く方法に比
べると一桁程度劣っている。更に、導波路型電界センサ
の感度を向上させるには、入射光出力を増大する方法、
電界センサヘッド自体の感度を向上させる方法がある
が、前者の場合、入射光出力に限界があり、感度向上に
は不十分である。
気ケーブルの存在による電界分布の乱れ、ノイズ混入
は、無いものの、最小検出可能電界強度は、（ａ）のア
ンテナを用いて同軸ケーブルで測定器まで導く方法に比
べると一桁程度劣っている。更に、導波路型電界センサ
の感度を向上させるには、入射光出力を増大する方法、
電界センサヘッド自体の感度を向上させる方法がある
が、前者の場合、入射光出力に限界があり、感度向上に
は不十分である。
【０００９】本発明の目的は、上記問題点を解消し、高
感度電界センサを提供することにある。
感度電界センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、印加される電界強度に応じて、透過する
光の強度が変化するように構成された電界センサヘッド
と、電界センサヘッドに接続された光ファイバ及び該光
ファイバの一端に接続された光源、透過光を検出するた
めの光検出器から構成され、前記電界センサヘッドが、
電気光学効果を有する基板上に形成された入射光導波
路、その入射光導波路より分岐した二つの位相シフト光
導波路、それらの二つの位相シフト光導波路が合流する
出射光導波路と、前記分岐された二つの位相シフト光導
波路のうち少なくとも一方の位相シフト光導波路の近傍
に形成した変調電極からなる電界センサにおいて、前記
変調電極に電界受信用ループアンテナを接続する電界セ
ンサを、手段として採用する。
に、本発明は、印加される電界強度に応じて、透過する
光の強度が変化するように構成された電界センサヘッド
と、電界センサヘッドに接続された光ファイバ及び該光
ファイバの一端に接続された光源、透過光を検出するた
めの光検出器から構成され、前記電界センサヘッドが、
電気光学効果を有する基板上に形成された入射光導波
路、その入射光導波路より分岐した二つの位相シフト光
導波路、それらの二つの位相シフト光導波路が合流する
出射光導波路と、前記分岐された二つの位相シフト光導
波路のうち少なくとも一方の位相シフト光導波路の近傍
に形成した変調電極からなる電界センサにおいて、前記
変調電極に電界受信用ループアンテナを接続する電界セ
ンサを、手段として採用する。
【００１１】また、本発明は、前記基板に電気光学効果
及び焦電効果を兼備する結晶体を採択することができる
ものである。
及び焦電効果を兼備する結晶体を採択することができる
ものである。
【００１２】更に、本発明は、前記変調電極に共振回路
をも接続することができるものである。
をも接続することができるものである。
【００１３】
【作用】本発明による電界センサは、電界強度に依存し
て透過光強度が変化する性質を利用することをその動作
の基本原理とする。
て透過光強度が変化する性質を利用することをその動作
の基本原理とする。
【００１４】図４に示す電界センサの構成において、電
界強度信号は、アンテナを通じ電極に導かれ、二つの位
相シフト光導波路に電界を発生する。その結果、二つの
位相シフト光導波路の屈折率の変化の差が、二つの光波
の間の位相差による光の干渉を生じ、透過光の強度変化
として電界強度が測定される。
界強度信号は、アンテナを通じ電極に導かれ、二つの位
相シフト光導波路に電界を発生する。その結果、二つの
位相シフト光導波路の屈折率の変化の差が、二つの光波
の間の位相差による光の干渉を生じ、透過光の強度変化
として電界強度が測定される。
【００１５】電界センサヘッドの感度は、位相シフト光
導波路の近傍に形成した変調電極にかかる電圧によって
決まる。
導波路の近傍に形成した変調電極にかかる電圧によって
決まる。
【００１６】これらの事実を踏まえ、本発明は、変調電
極にかかる電圧を増幅させるため、利得の高いアンテナ
を用い、更に変調電極に共振回路を接続し、回路のＱ値
（電圧比）を上げることにより解決を図った。
極にかかる電圧を増幅させるため、利得の高いアンテナ
を用い、更に変調電極に共振回路を接続し、回路のＱ値
（電圧比）を上げることにより解決を図った。
【００１７】一般に共振回路のＱ値は、周波数をｆ、容
量成分をＣ、抵抗成分をＲとすれば、次の式で表され
る。
量成分をＣ、抵抗成分をＲとすれば、次の式で表され
る。
【００１８】Ｑ＝１／２πｆＣＲ 電界受信用アンテナを含めた電界センサヘッドの電気回
路は、図６に示される。１８は電界受信用アンテナの放
射抵抗、１９は付加インダクタンス、２０は電界センサ
ヘッド抵抗、２１は電界センサヘッドインダクタンス、
２２は電界センサヘッドキャパシタ、２３は電界強度計
である。
路は、図６に示される。１８は電界受信用アンテナの放
射抵抗、１９は付加インダクタンス、２０は電界センサ
ヘッド抵抗、２１は電界センサヘッドインダクタンス、
２２は電界センサヘッドキャパシタ、２３は電界強度計
である。
【００１９】また、現状の電界センサヘッドは、抵抗５
０Ω、容量１２ｐＦ、電界受信用アンテナ（半波長ダイ
ポールアンテナ）の放射抵抗は、７３Ωである。このた
め、百ＭＨｚ程度以上においての共振回路付加による電
圧の増幅は、小さく、感度上昇も小さい。電界センサの
感度を一桁上げるためには、共振回路のＱ値を２０倍程
度までにする必要がある。
０Ω、容量１２ｐＦ、電界受信用アンテナ（半波長ダイ
ポールアンテナ）の放射抵抗は、７３Ωである。このた
め、百ＭＨｚ程度以上においての共振回路付加による電
圧の増幅は、小さく、感度上昇も小さい。電界センサの
感度を一桁上げるためには、共振回路のＱ値を２０倍程
度までにする必要がある。
【００２０】電界センサヘッドについては、変調電極膜
厚の厚膜化により低抵抗化、変調電極の分割化により容
量低減が可能である。また、電界受信用アンテナについ
ては、ループアンテナを用いることにより低放射抵抗、
高利得が可能となり、両者を組み合わせることにより高
感度電界センサを可能とした。
厚の厚膜化により低抵抗化、変調電極の分割化により容
量低減が可能である。また、電界受信用アンテナについ
ては、ループアンテナを用いることにより低放射抵抗、
高利得が可能となり、両者を組み合わせることにより高
感度電界センサを可能とした。
【００２１】ループアンテナとは、一本の導体を丸めて
ループの形にしたアンテナをいい、周囲長さが一波長の
近傍で直列共振を起こし、約１００Ωの放射抵抗とな
る。しかしながら、図７に示すようにアンテナを長方形
ループアンテナ２４とし、幅Ｗを狭める（０．０５λ
（λ：電波の波長））ことにより放射抵抗３Ω程度まで
を実現する。また、利得についても幅Ｗを狭めることに
より高くなり、λ／２ダイポールアンテナ９より高くな
る。２５は、給電点である。
ループの形にしたアンテナをいい、周囲長さが一波長の
近傍で直列共振を起こし、約１００Ωの放射抵抗とな
る。しかしながら、図７に示すようにアンテナを長方形
ループアンテナ２４とし、幅Ｗを狭める（０．０５λ
（λ：電波の波長））ことにより放射抵抗３Ω程度まで
を実現する。また、利得についても幅Ｗを狭めることに
より高くなり、λ／２ダイポールアンテナ９より高くな
る。２５は、給電点である。
【００２２】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２３】まず、本発明の第１実施例を図１に示す。
【００２４】ニオブ酸リチウム単結晶基板（Ｚ板）１０
上に、入射光導波路３、その入射光導波路３より分岐し
た二つの位相シフト光導波路４、それらの二つの位相シ
フト光導波路４が合流する出射光導波路６を形成した。
光の吸収を防ぐためのバッファ層として二酸化珪素（Ｓ
ｉＯ2 ）膜で全面をコートした上で、位相シフト光導波
路４上に一対の変調電極５を形成し、両端の入射光導波
路３と出射光導波路６にそれぞれ入射光ファイバ２と出
射光ファイバ７を接続した。また、電界受信用アンテナ
に周囲長さ６０ｃｍ（周波数５００ＭＨｚに対して一波
長）とした円形ループアンテナを作製し、上記電界セン
サヘッドの変調電極５に電界受信用円形ループアンテナ
１７を接続し、電界センサを作製した。
上に、入射光導波路３、その入射光導波路３より分岐し
た二つの位相シフト光導波路４、それらの二つの位相シ
フト光導波路４が合流する出射光導波路６を形成した。
光の吸収を防ぐためのバッファ層として二酸化珪素（Ｓ
ｉＯ2 ）膜で全面をコートした上で、位相シフト光導波
路４上に一対の変調電極５を形成し、両端の入射光導波
路３と出射光導波路６にそれぞれ入射光ファイバ２と出
射光ファイバ７を接続した。また、電界受信用アンテナ
に周囲長さ６０ｃｍ（周波数５００ＭＨｚに対して一波
長）とした円形ループアンテナを作製し、上記電界セン
サヘッドの変調電極５に電界受信用円形ループアンテナ
１７を接続し、電界センサを作製した。
【００２５】本発明の一実施例の電界センサを従来の電
界センサと比較するため、上記電界受信用円形ループア
ンテナ１７の変わりにダイポールアンテナ９を接続した
電界センサを図８に示す。このとき、電界センサヘッド
には上記センサヘッドと同一性能のものを用いた。
界センサと比較するため、上記電界受信用円形ループア
ンテナ１７の変わりにダイポールアンテナ９を接続した
電界センサを図８に示す。このとき、電界センサヘッド
には上記センサヘッドと同一性能のものを用いた。
【００２６】このようにして作製された２種類の電界セ
ンサを恒温槽に入れ、槽内温度を−２０〜６０℃と変化
させ、加えて恒温槽内で強制発生させた電界を測定した
ところ、比較のために作製した従来の電界センサに比べ
て、本発明の一実施例の電界センサは、温度変化に対し
て感度特性が安定であることが確認できた。
ンサを恒温槽に入れ、槽内温度を−２０〜６０℃と変化
させ、加えて恒温槽内で強制発生させた電界を測定した
ところ、比較のために作製した従来の電界センサに比べ
て、本発明の一実施例の電界センサは、温度変化に対し
て感度特性が安定であることが確認できた。
【００２７】本実施例においては、円形ループアンテナ
について説明したが、本発明は、円形のみならず様々な
形状のループアンテナに対しても適用することができ
る。
について説明したが、本発明は、円形のみならず様々な
形状のループアンテナに対しても適用することができ
る。
【００２８】次に、本発明の第２実施例を図２及び図３
に示す。
に示す。
【００２９】ニオブ酸リチウム単結晶基板（Ｚ板）１０
上に、入射光導波路３、その入射光導波路３より分岐し
た二つの位相シフト光導波路４、その二つの位相シフト
光導波路４が合流する出射光導波路６を形成した。光の
吸収を防ぐためのバッファ層として二酸化珪素（ＳｉＯ
2 ）膜で全面をコートした上で、位相シフト光導波路４
上に一対の変調電極５を形成し、両端の入射光導波路３
と出射光導波路６にそれぞれ入射光ファイバ２と出射光
ファイバ７を接続した。このとき、電極材にはＡｕを用
い、電界センサヘッド抵抗５Ω程度までを目標とし、変
調電極１５の幅を数μｍ、長さを数ｍｍ、膜厚を１μｍ
とした。また、容量を現状の１／４の３ｐＦにするた
め、変調電極を光進行方向に対して４分割させた（図２
参照）。
上に、入射光導波路３、その入射光導波路３より分岐し
た二つの位相シフト光導波路４、その二つの位相シフト
光導波路４が合流する出射光導波路６を形成した。光の
吸収を防ぐためのバッファ層として二酸化珪素（ＳｉＯ
2 ）膜で全面をコートした上で、位相シフト光導波路４
上に一対の変調電極５を形成し、両端の入射光導波路３
と出射光導波路６にそれぞれ入射光ファイバ２と出射光
ファイバ７を接続した。このとき、電極材にはＡｕを用
い、電界センサヘッド抵抗５Ω程度までを目標とし、変
調電極１５の幅を数μｍ、長さを数ｍｍ、膜厚を１μｍ
とした。また、容量を現状の１／４の３ｐＦにするた
め、変調電極を光進行方向に対して４分割させた（図２
参照）。
【００３０】上記作成した電界センサヘッドの抵抗およ
び容量をネットワークアナライザにより測定したとこ
ろ、抵抗５Ω（ａｔ５００ＭＨｚ）、容量３ｐＦであっ
た。また、電界受信用アンテナにエレメント長６０ｃ
ｍ、幅Ｗを３ｃｍとした長方形ループアンテナを作成
し、放射抵抗をネットワークアナライザにより測定した
ところ３Ωであった。
び容量をネットワークアナライザにより測定したとこ
ろ、抵抗５Ω（ａｔ５００ＭＨｚ）、容量３ｐＦであっ
た。また、電界受信用アンテナにエレメント長６０ｃ
ｍ、幅Ｗを３ｃｍとした長方形ループアンテナを作成
し、放射抵抗をネットワークアナライザにより測定した
ところ３Ωであった。
【００３１】上記電界センサヘッドの変調電極に共振回
路２６および電界受信用長方形ループアンテナ２４を接
続し（図３参照）、電界検出感度を調べたところ、後述
の従来の電界センサに比べ、Ｑ値にみあった感度の向上
がみられ、５００ＭＨｚの電波に対して、電界強度８０
ｄＢμＶのときの光検出器の検出信号出力は、７３ｄＢ
μＶであった。
路２６および電界受信用長方形ループアンテナ２４を接
続し（図３参照）、電界検出感度を調べたところ、後述
の従来の電界センサに比べ、Ｑ値にみあった感度の向上
がみられ、５００ＭＨｚの電波に対して、電界強度８０
ｄＢμＶのときの光検出器の検出信号出力は、７３ｄＢ
μＶであった。
【００３２】共振回路２６において、長方形ループアン
テナ２４と変調電極５との間に直列にキャパシタが入ら
ないように構成すれば、長方形ループアンテ２４が導通
するので、焦電効果による影響を防止することができ
る。
テナ２４と変調電極５との間に直列にキャパシタが入ら
ないように構成すれば、長方形ループアンテ２４が導通
するので、焦電効果による影響を防止することができ
る。
【００３３】６００ＭＨｚ以下の場合は、インダクタン
スと抵抗で共振回路が構成できるが、より以上の周波数
領域ではキャパシタを用いないで、共振回路を構成する
ことは、困難である。
スと抵抗で共振回路が構成できるが、より以上の周波数
領域ではキャパシタを用いないで、共振回路を構成する
ことは、困難である。
【００３４】本発明の効果を確認するために、従来構成
の電界センサを作成（図８参照）し、測定した。電極構
造が単一電極、膜厚１０００Å、受信用アンテナが半波
長ダイポールと異なる以外は、同様な材料、方法により
電界センサを作成した。
の電界センサを作成（図８参照）し、測定した。電極構
造が単一電極、膜厚１０００Å、受信用アンテナが半波
長ダイポールと異なる以外は、同様な材料、方法により
電界センサを作成した。
【００３５】そこで、上記作成した従来構成の電界セン
サヘッドの抵抗および容量をネットワークアナライザに
より測定した。その結果、抵抗５０Ω（ａｔ５００ＭＨ
ｚ）、容量１２ｐＦであった。また、半波長ダイポール
アンテナの放射抵抗は、７３Ωであった。
サヘッドの抵抗および容量をネットワークアナライザに
より測定した。その結果、抵抗５０Ω（ａｔ５００ＭＨ
ｚ）、容量１２ｐＦであった。また、半波長ダイポール
アンテナの放射抵抗は、７３Ωであった。
【００３６】光源、検出器等の測定条件を上記実施例と
全く同一とし、電界検出感度を調べたところ、５００Ｍ
Ｈｚの電波に対して、電界強度８０ｄＢμＶのときの光
検出器の検出信号出力は、５５ｄＢμＶであった。
全く同一とし、電界検出感度を調べたところ、５００Ｍ
Ｈｚの電波に対して、電界強度８０ｄＢμＶのときの光
検出器の検出信号出力は、５５ｄＢμＶであった。
【００３７】以上のように本発明によれば、従来構成の
電界センサより２０ｄＢ以上高感度であった。
電界センサより２０ｄＢ以上高感度であった。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、焦
電効果により発生した電荷が電極部に滞留しないように
することができ、温度変化によって印加する電界が変化
することを防止し、これによって感度変動をなくすこと
ができ、高性能電界センサを提供することができる。
電効果により発生した電荷が電極部に滞留しないように
することができ、温度変化によって印加する電界が変化
することを防止し、これによって感度変動をなくすこと
ができ、高性能電界センサを提供することができる。
【００３９】また、本発明によれば、位相シフト光導波
路の近傍に形成した変調電極にかかる電圧を増幅するこ
とができ、従来のアンテナを用いて同軸ケーブルで測定
器まで導く方法と同程度の感度を実現することができ
る。
路の近傍に形成した変調電極にかかる電圧を増幅するこ
とができ、従来のアンテナを用いて同軸ケーブルで測定
器まで導く方法と同程度の感度を実現することができ
る。
【００４０】更に、本発明の電界センサに導波器、反射
器を設けることにより一層の高感度化が可能となる。
器を設けることにより一層の高感度化が可能となる。
【図１】本発明の第１実施例の正面図である。
【図２】本発明の第２実施例の電界センサヘッドの正面
図である。
図である。
【図３】本発明の第２実施例の正面図である。
【図４】従来の導波路型素子による電界センサの正面図
である。
である。
【図５】従来の導波路型素子による電界センサヘッドの
断面図である。
断面図である。
【図６】電界センサヘッドの電気回路図である。
【図７】長方形ループアンテナの基本構成図である。
【図８】本発明の実施例との比較のために作製した従来
の導波路型素子による電界センサの正面図である。
の導波路型素子による電界センサの正面図である。
１ 入射光 ２ 入射光ファイバ ３ 入射光導波路 ４ 位相シフト光導波路 ５ 変調電極 ６ 出射光導波路 ７ 出射光ファイバ ８ 出射光 ９ ダイポールアンテナ １０ ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）単結晶基板 １１ リード線 １２ 電極パッド １３ バッファ層（二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜） １４ 電界 １５ 負電荷 １６ 正電荷 １７ 円形ループアンテナ １８ 電界受信用アンテナの放射抵抗 １９ 付加インダクタンス ２０ 電界センサヘッド抵抗 ２１ 電界センサヘッドインダクタンス ２２ 電界センサヘッドキャパシタ ２３ 電界強度計 ２４ 長方形ループアンテナ ２５ 給電点 ２６ 共振回路
Claims (3)
- 【請求項１】 印加される電界強度に応じて、透過する
光の強度が変化するように構成された電界センサヘッド
と、電界センサヘッドに接続された光ファイバ及び該光
ファイバの一端に接続された光源、透過光を検出するた
めの光検出器から構成され、前記電界センサヘッドが、
電気光学効果を有する基板上に形成された入射光導波
路、その入射光導波路より分岐した二つの位相シフト光
導波路、それらの二つの位相シフト光導波路が合流する
出射光導波路と、前記分岐された二つの位相シフト光導
波路のうち少なくとも一方の位相シフト光導波路の近傍
に形成した変調電極からなる電界センサにおいて、前記
変調電極に電界受信用ループアンテナを接続することを
特徴とする電界センサ。 - 【請求項２】 前記基板が電気光学効果及び焦電効果を
兼備する結晶体からなることを特徴とする請求項１記載
の電界センサ。 - 【請求項３】 前記変調電極に共振回路をも接続するこ
とを特徴とする請求項１記載の電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15850794A JP3404606B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15850794A JP3404606B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 電界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829467A true JPH0829467A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3404606B2 JP3404606B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=15673250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15850794A Expired - Lifetime JP3404606B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404606B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102956952A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-03-06 | 西安开容电子技术有限责任公司 | 一种小型化便携式近场测试天线的设计方法 |
| JP2013160533A (ja) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | East Japan Railway Co | 検電器及び検電方法 |
| CN107664720A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-06 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | M‑z型电场传感器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127777A (ja) | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 電界計測装置 |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP15850794A patent/JP3404606B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013160533A (ja) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | East Japan Railway Co | 検電器及び検電方法 |
| CN102956952A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-03-06 | 西安开容电子技术有限责任公司 | 一种小型化便携式近场测试天线的设计方法 |
| CN102956952B (zh) * | 2012-10-25 | 2018-02-13 | 西安开容电子技术有限责任公司 | 一种小型化便携式近场测试天线的设计方法 |
| CN107664720A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-06 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | M‑z型电场传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3404606B2 (ja) | 2003-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2791856B2 (ja) | 電界センサ | |
| US5781003A (en) | Electric field sensor | |
| US11415613B2 (en) | Electric field detection device and electric field detector | |
| JP3404606B2 (ja) | 電界センサ | |
| JP3435588B2 (ja) | 電界センサ | |
| JPH0989961A (ja) | 電界検出装置 | |
| JPH02184772A (ja) | 光学結晶を用いた電界アンテナ | |
| JP3071497B2 (ja) | 電界センサ | |
| JP3518063B2 (ja) | 電界センサ | |
| JP3611409B2 (ja) | 電界センサ | |
| JPH08313577A (ja) | 電界センサ | |
| JP3355502B2 (ja) | 電界センサ | |
| JP2000121682A (ja) | 広帯域導波路型光電界センサ | |
| JPH0968553A (ja) | 電界センサ | |
| JP2002340953A (ja) | 電界センサ | |
| JP3355503B2 (ja) | 電界センサ | |
| JPH10206476A (ja) | 電界センサ | |
| Tajima et al. | Frequency bandwidth improvement of electric field sensor using optical modulator by resistively loaded element | |
| JPH11304859A (ja) | 位相整合型光電界センサ | |
| JP2021039056A (ja) | 光電界センサヘッド | |
| JPH085687A (ja) | 電界センサ | |
| JPH0943288A (ja) | 電界センサ | |
| JPH07311234A (ja) | 光変調器及び電界センサ装置 | |
| JP2002168896A (ja) | 光リモートアンテナ | |
| Suzuki et al. | Characteristics of an optical magnetic field probe consisting of a loop antenna element doubly-loaded with LiNbO/sub 3 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030205 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090307 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100307 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100307 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140307 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |