JPH095688A - 光変調装置および光電界センサ - Google Patents

光変調装置および光電界センサ

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JPH095688A
JPH095688A JP7178072A JP17807295A JPH095688A JP H095688 A JPH095688 A JP H095688A JP 7178072 A JP7178072 A JP 7178072A JP 17807295 A JP17807295 A JP 17807295A JP H095688 A JPH095688 A JP H095688A
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JP
Japan
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light
optical
optical waveguide
modulator
electric field
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Withdrawn
Application number
JP7178072A
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English (en)
Inventor
Ryoji Muramatsu
良二 村松
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.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Publication of JPH095688A publication Critical patent/JPH095688A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光伝送路系において、反射による戻り光のノ
イズが生じても、これを除いて光検出し、優れた検出・
伝送能力を有する光変調装置および光電界センサを供す
る。 【構成】 光伝送路の各光学的接合箇所からの反射によ
る戻り光のノイズを磁気光学的技術によって除去し、信
号光のみを検出する。即ち、不要な反射光の発生する可
能性が高い光学的接合箇所、例えば、光コネクタ15,
16を、その間に挟むように、一対のファラデー素子1
1,12を配置し、ノイズと信号光の偏波面を相違さ
せ、偏光子13によって、これらを分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力した電気信号を光
信号に変換する光変調装置、および電界を検出・計測す
る光電界センサに関する。
【0002】
【従来の技術】光変調器は、電界によって媒体の屈折率
が変化する電気光学効果を利用し、光変調器に入射し、
透過、又は反射して出射される光の強度を、入力電気信
号強度に依存して変化させる。最近、多用されている、
いわゆる導波路型光変調器は、ニオブ酸リチウム等の電
気光学結晶基板に光導波路による分岐干渉計を形成し、
その近傍に電極を配置して構成される。このような光導
波路干渉計による光変調器は、電極を介して印加した電
気信号強度に応じて、分岐した二つの導波光の間に位相
変化をもたらし、合流点における干渉により、光の強度
を変調する。
【0003】図6は、電気信号から光強度信号への変調
に利用されてきた光変調装置の構成概略を示す図であ
る。図6において、光変調器1への入力電気信号は、光
源7から光ファイバ21を経由して導かれた光の強度信
号に変調され、入射光と同じ光ファイバ21を反対方向
に電播し、光方向性分離器の一つである光サーキュレー
タ5によって、光検出器8に導かれる。光変調装置は、
入力電気信号を光信号に変換し、光信号は光ファイバを
通って伝送されるため、光伝送経路の周囲との電磁誘導
によるノイズの授受や信号の漏洩がなく、又、伝送損失
が小さいため、遠隔伝送を可能とする等の特徴がある。
【0004】図7は、光変調装置の機能を応用して電界
を検出する光電界センサの構成概略を示す図である。光
電界センサは、センサヘッド2の電極に接続するダイポ
ールアンテナ33によってとらえた電界を、前記光変調
器1と同様の原理によって検出する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図6、および図7に示
すように、光変調装置および光電界センサは、共に各種
の光学要素から構成されており、光コネクタ15,16
をはじめ、光ファイバ25と光変調器1、光ファイバ2
5とセンサヘッド2、光ファイバ24と方向性分離器5
等々、多数の光学的接合箇所を有する。これらの光学的
接合箇所では、光が反射し、これらの各反射による戻り
光は、それぞれノイズとして、光変調器1又はセンサヘ
ッド2からの情報を担う光(信号光)と共に、光検出器
8に入射する。光学的接合箇所が多くなればなるほど、
ノイズは増える可能性が高い。これらの系においては、
光検出器8には信号光のみが導かれることが望ましいこ
とはいうまでもない。
【0006】光学的接合箇所における反射による戻り光
(ノイズ)を防止するために、光路の断面に有限の角度
をもって接合する、いわゆる斜め接合法や、近似した屈
折率をもつマッチング液を光学的接合面に介在させる方
法等が試みられたが、満足できる結果が得られていな
い。従来の技術では、光変調器、センサヘッドの優れた
機能を光伝送路で発生するノイズによって減じていたこ
とになる。
【0007】本発明は、かかる光伝送路系において、反
射による戻り光であるノイズが発生した状態でも、これ
を除いて光検出し、本来の優れた検出・伝送能力を十分
に生かした光変調装置および光電界センサを提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、光源と、該光源からの光の伝播手段と、
前記光源からの光が基板上に設けられた光導波路の一端
から入射し、他端に配置した反射部で反射して前記光導
波路の一端から出射する光の強度が、入力電気信号の強
度に依存して変化する光変調器と、該光変調器の出射光
が再び前記光の伝播手段を通った後に前記光源からの光
と分離する光方向性分離器と、前記出射光を検出する光
検出器とから構成した光変調装置において、前記光変調
器を電気光学効果を示す結晶基板上に形成した入力光導
波路と、該入力光導波路から分岐する2本の位相シフト
光導波路と、該位相シフト光導波路の近傍に配置し前記
入力電気信号を印加する変調用電極と、前記2本の位相
シフト光導波路の他端に配置した光反射部とで構成し、
前記光変調器には、接続する前記光の伝播手段と前記光
導波路の一端との間、又は前記光導波路の他端と前記光
反射部との間に、入射光の偏波面を約45度回転して透
過する第1のファラデー回転素子を光学的に結合し、前
記光方向性分離器には、前記光の伝播手段との間に順に
偏光子、および入射光の偏波面を約45度回転して透過
する第2のファラデー素子を光学的に結合した光変調装
置を提供する。
【0009】又、本発明は、光源と、該光源からの光の
伝播手段と、前記光源からの光が基板上に設けられた光
導波路の一端から入射し、他端に配置した反射部で反射
して前記光導波路の一端から出射する光の強度が、アン
テナによってとらえた電界の強度に依存して変化するセ
ンサヘッドと、該センサヘッドの出射光が再び前記光の
伝播手段を通った後に前記光源からの光と分離する光方
向性分離器と、前記出射光を検出する光検出器とから構
成した光電界センサにおいて、前記センサヘッドを電気
光学効果を示す結晶基板上に形成した入力光導波路と、
該入力光導波路から分岐する2本の位相シフト光導波路
と、該位相シフト光導波路の近傍に配置し前記アンテナ
によってとらえられた電界の強度に応じた電気信号を印
加する変調用電極と、前記2本の位相シフト光導波路の
他端に配置した光反射部とで構成し、前記センサヘッド
には、前記光の伝播手段と前記光導波路の一端との間、
又は前記光導波路の他端と前記光反射部との間に、入射
光の偏波面を約45度回転して透過する第1のファラデ
ー回転素子を光学的に結合し、前記光方向性分離器に
は、接続する前記光の伝播手段との間に順に偏光子、お
よび入射光の偏波面を約45度回転して透過する第2の
ファラデー素子を光学的に結合した光電界センサを提供
する。
【0010】なお、ここで、光学的結合とは、物理的接
合、あるいは光ファイバ等による光伝播を可能ならしめ
る手段をいう。
【0011】
【作用】本発明による光変調装置および光電界センサ
は、光伝送路の各光学的接合箇所からの反射による戻り
光であるノイズを、磁気光学技術を駆使することによっ
て除去し、光検出することによって、実現される。即
ち、光伝装路内で、不要な反射光の発生する可能性が高
い光学的接合箇所を、その間に挟むように、一対のファ
ラデー素子を配置し、ノイズ(反射による戻り光)と、
信号光である光変調器、又はセンサヘッドからの出射光
との偏波面を相違させ、更に、偏光子によって、これら
を分離することによって、ノイズを含まない信号光のみ
を検出することを可能とした。
【0012】
【実施例】以下に、実施例を示すことによって、本発明
を更に詳細に説明する。
【0013】(実施例1)図1は、本発明の一実施例に
よる光変調装置の構成を示す図である。図2は、本実施
例において用いた光変調装置の構成要素である光変調器
の斜視図を示す。図3は、図1に示す構成の光変調装置
の光伝送路の各位置におけるノイズ(反射による戻り
光)および信号光の偏波面の偏光方向を矢印で示したも
のである。
【0014】光源7からの直線偏光の出射光は、光ファ
イバ27を経由して、光サーキュレータ5、偏光子13
に伝播する。この段階での偏波面の変化はない。図示し
ない永久磁石によって磁気飽和した第2のファラデー素
子12を通過した光の偏波面は、45度回転している。
その後、反射による戻り光の発生原因となる光コネクタ
15,16を含む光ファイバ21等を経由して、永久磁
石9(図2のみに示している)で磁気飽和した第1のフ
ァラデー素子11を通過し、光変調器1に入射する。第
1のファラデー素子11を通過した段階で偏波面が、更
に45度の回転を受け、合計90度偏波面が回転したこ
とになる。
【0015】光変調器1は、図2に示すように、反射式
の分岐干渉導波路型である。光ファイバ25から第1の
ファラデー素子11を経由して光変調器1に入射し、二
つの位相シフト光導波路43に分岐した導波光は、変調
電極46に入力した電気信号強度に応じて、位相変調を
受け、光反射部4で反射して光導波路43を戻り、再度
位相変調を受け、再び合流して、干渉により強度変調さ
れた信号光が出射される。この信号光である戻り光の偏
波面も、同様に、各ファラデー素子11,12によって
回転する。偏光子13に戻った段階で、偏波面は、当初
から都合、180度回転し、偏光子13に遮られること
なく、通過し、更に、光サーキュレータ5によって、光
検出器8に導かれる。
【0016】図1に示す系の光伝送路内では、反射光に
よるノイズ発生の可能性がある反射点は、二つの光コネ
クタ15,16におけるフェルールと光ファイバ、又は
フェルール同士の接合面、更に光ファイバと第1のファ
ラデー素子との接続点等である。一例として、一つの光
コネクタの接合面で反射して伝送路を戻る光の偏波面
は、図3に示すように、再び第2のファラデー素子12
を透過し、その偏波面の当初からの回転角は、都合90
度となり、偏光子13によって遮られ、光検出器8には
入射しない。このようにして、伝送路内で生じたノイズ
となる反射による戻り光は、遮断される。
【0017】すでに述べたように、光ファイバ伝送路の
外からのノイズの侵入はないので、光伝送路内で発生す
るノイズを光検出器8から遮断することにより、光変調
器1の優れた性質を十分に生かした光変調装置となる。
【0018】なお、図8に示すように、永久磁石9およ
び第1のファラデー素子11を光変調器の位相シフト光
導波路43と反射部4の間に設けることによっても、同
様の機能を有する。
【0019】(実施例2)図4は、本発明の一実施例に
よる光電界センサの構成を示す図である。図5は、本実
施例において用いたセンサヘッド2の斜視図を示す。セ
ンサヘッド2は、変調電極46に接続したダイポールア
ンテナ33を有し、そのダイポールアンテナ33によっ
てとらえた電界の強度を変調電極に入力し、光変調す
る。本実施例は、光変調装置に関する前記実施例1と機
能において共通するところが多く、センサヘッド2、ダ
イポールアンテナ33以外の符号は、図1および図2と
共通としている。
【0020】なお、図9に示すように、永久磁石9およ
び第1のファラデー素子11を、光変調器の位相シフト
光導波路43と反射部4の間に設けることによっても、
同様の機能を有する。
【0021】センサヘッド2は、直流を含む低周波から
3MHz程度までの周波数の電界に対して、ほぼ一定の
感度を示し、このセンサヘッド2を使って構成した光電
界センサは、光ファイバ伝送路の外からのノイズの侵入
がないのは、もちろん、光伝送路内で発生するノイズを
光検出器は遮断し、所期の目的とするセンサヘッドの本
来の優れた性質を十分に生かすものであることが明かに
なった。
【0022】なお、共振用回路を変調電極とアンテナと
の間に接続すれば、特定の周波数の電磁波をとらえる、
いわゆる光受信アンテナを構成することができる。
【0023】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、光伝
送路系において生じる反射戻り光によるノイズがある状
態でも、磁気光学技術を駆使することによって、これを
除いて光検出し、本来の優れた検出・伝送能力を十分に
生かした光変調装置および光電界センサを実現した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による光変調装置を示す構成
図。
【図2】図1に示す実施例において用いた光変調器の斜
視図。
【図3】図1の構成の光変調装置中の光伝送路の各位置
におけるノイズ(反射による戻り光)および信号光の偏
波面を説明する図。
【図4】本発明の一実施例による光電界センサを示す構
成図。
【図5】図4に示す実施例において用いたセンサヘッド
の斜視図。
【図6】電気信号から光強度信号への変調に利用されて
きた従来の光変調装置の概略を示す構成図。
【図7】光変調装置の機能を応用して電磁波を受信する
従来の光電界センサの概略を示す構成図。
【図8】図2に示す光変調器の他の例を示す斜視図。
【図9】図5に示すセンサヘッドの他の例を示す斜視
図。
【符号の説明】
1 光変調器 2 センサヘッド 4 反射部 5 光サーキュレット(光方向性分離器) 7 光源 8 光検出器 9 永久磁石 11 第1のファラデー素子 12 第2のファラデー素子 13 偏光子 15,16 光コネクタ 21,24,25,26,27,28 光ファイバ 33 ダイポールアンテナ 41 変調基板 42 入射光導波路 43 位相シフト光導波路 46 変調電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、該光源からの光の伝播手段と、
    前記光源からの光が基板上に設けられた光導波路の一端
    から入射し、他端に配置した反射部で反射して前記光導
    波路の一端から出射する光の強度が、入力電気信号の強
    度に依存して変化する光変調器と、該光変調器の出射光
    が再び前記光の伝播手段を通った後に前記光源からの光
    と分離する光方向性分離器と、前記出射光を検出する光
    検出器とから構成した光変調装置において、前記光変調
    器を電気光学効果を示す結晶基板上に形成した入力光導
    波路と、該入力光導波路から分岐する2本の位相シフト
    光導波路と、該位相シフト光導波路の近傍に配置し前記
    入力電気信号を印加する変調用電極と、前記2本の位相
    シフト光導波路の他端に配置した光反射部とで構成し、
    前記光変調器には、接続する前記光の伝播手段、又は前
    記光反射部との間に、入射光の偏波面を約45度回転し
    て透過する第1のファラデー回転素子を光学的に結合
    し、前記光方向性分離器には、前記光の伝播手段との間
    に順に偏光子、および入射光の偏波面を約45度回転し
    て透過する第2のファラデー素子を光学的に結合したこ
    とを特徴とする光変調装置。
  2. 【請求項2】 光源と、該光源からの光の伝播手段と、
    前記光源からの光が基板上に設けられた光導波路の一端
    から入射し、他端に配置した反射部で反射して前記光導
    波路の一端から出射する光の強度が、アンテナによって
    とらえられた電界の強度に依存して変化するセンサヘッ
    ドと、該センサヘッドの出射光が再び前記光の伝播手段
    を通った後に前記光源からの光と分離する光方向性分離
    器と、前記出射光を検出する光検出器とから構成した光
    電界センサにおいて、前記センサヘッドを電気光学効果
    を示す結晶基板上に形成した入力光導波路と、該入力光
    導波路から分岐する2本の位相シフト光導波路と、該位
    相シフト光導波路の近傍に配置し前記アンテナによって
    とらえられた電界の強度に応じた電気信号を印加する変
    調用電極と、前記2本の位相シフト光導波路の他端に配
    置した光反射部とで構成し、前記センサヘッドには、前
    記光の伝播手段、又は前記光反射部との間に、入射光の
    偏波面を約45度回転して透過する第1のファラデー回
    転素子を光学的に結合し、前記光方向性分離器には、接
    続する前記光の伝播手段との間に順に偏光子、および入
    射光の偏波面を約45度回転して透過する第2のファラ
    デー素子を光学的に結合したことを特徴とする光電界セ
    ンサ。
JP7178072A 1995-06-20 1995-06-20 光変調装置および光電界センサ Withdrawn JPH095688A (ja)

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JP (1) JPH095688A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103777056A (zh) * 2013-12-13 2014-05-07 国家电网公司 一种纵向调制互易型光学电压传感器
JP2014215140A (ja) * 2013-04-25 2014-11-17 株式会社精工技研 電界計測装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014215140A (ja) * 2013-04-25 2014-11-17 株式会社精工技研 電界計測装置
CN103777056A (zh) * 2013-12-13 2014-05-07 国家电网公司 一种纵向调制互易型光学电压传感器

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