JPH0989937A - 光ファイバ型センサおよび偏光子ユニット - Google Patents
光ファイバ型センサおよび偏光子ユニットInfo
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- JPH0989937A JPH0989937A JP7249187A JP24918795A JPH0989937A JP H0989937 A JPH0989937 A JP H0989937A JP 7249187 A JP7249187 A JP 7249187A JP 24918795 A JP24918795 A JP 24918795A JP H0989937 A JPH0989937 A JP H0989937A
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- Japan
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- fiber
- polarizer
- optical fiber
- optical
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半波長板を使用しなくても検査光の基準方位
を検光子の軸に対して所望の角度に調節することが簡単
にかつ正確にでき、構造も簡単にすることができるよう
にする。 【解決手段】 偏光子ユニット１０は、全体がステンレ
ス製の円筒形パイプ１１で覆われており、内部には、薄
膜型の偏光子１２と、光コネクタフェルール１３，１４
とが一体に設けられている。これらは、偏光子１２を光
コネクタフェルール１３および１４で挟み、接着剤を使
用して光学的および物理的に結合させ、スリーブ１５で
包むことにより構成されている。また、光コネクタフェ
ルール１３には入力用ファイバ１６が、一方、光コネク
タフェルール１４にはセンシング用ファイバ１７が結合
されている。
を検光子の軸に対して所望の角度に調節することが簡単
にかつ正確にでき、構造も簡単にすることができるよう
にする。 【解決手段】 偏光子ユニット１０は、全体がステンレ
ス製の円筒形パイプ１１で覆われており、内部には、薄
膜型の偏光子１２と、光コネクタフェルール１３，１４
とが一体に設けられている。これらは、偏光子１２を光
コネクタフェルール１３および１４で挟み、接着剤を使
用して光学的および物理的に結合させ、スリーブ１５で
包むことにより構成されている。また、光コネクタフェ
ルール１３には入力用ファイバ１６が、一方、光コネク
タフェルール１４にはセンシング用ファイバ１７が結合
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバを伝搬す
る直線偏光のファラデー回転効果を利用する光ファイバ
型センサおよび偏光子ユニットに関し、特に電流あるい
は磁場の計測を行うための光ファイバ型センサおよび偏
光子ユニットに関する。
る直線偏光のファラデー回転効果を利用する光ファイバ
型センサおよび偏光子ユニットに関し、特に電流あるい
は磁場の計測を行うための光ファイバ型センサおよび偏
光子ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを伝搬する直線偏光のファラ
デー回転効果を利用する光ファイバ型センサは、センシ
ング用ファイバに入射した直線偏光の方位が電流の作る
磁場によって回転する原理を利用するものである。
デー回転効果を利用する光ファイバ型センサは、センシ
ング用ファイバに入射した直線偏光の方位が電流の作る
磁場によって回転する原理を利用するものである。
【０００３】図６はこのような光ファイバ型センサの基
本原理を示す図である。光ファイバ型センサでは、光源
６１からの検査光を偏光子６２によって直線偏光に変換
し、センシング用ファイバ６３に導入する。このとき偏
光子６２は、光源６１の強度等の変動を相殺するため、
検査光の偏波面方位が、センサの置かれた座標系の垂直
方向の座標軸に対して４５°傾くように設けられてい
る。
本原理を示す図である。光ファイバ型センサでは、光源
６１からの検査光を偏光子６２によって直線偏光に変換
し、センシング用ファイバ６３に導入する。このとき偏
光子６２は、光源６１の強度等の変動を相殺するため、
検査光の偏波面方位が、センサの置かれた座標系の垂直
方向の座標軸に対して４５°傾くように設けられてい
る。
【０００４】センシング用ファイバ６３に導入された検
査光は、導体６４に流れる電流Ｉによってファラデー回
転を受け、検光子６５に入射する。検光子６５は、導体
６４に電流が流れていないときには、検査光の偏波面方
位がセンシング用ファイバ６３への導入時と同じく検光
子の軸に対して４５°傾いた状態で入射されるように設
けられている。この検光子６５は、検査光を２つの偏波
成分に分離し、それぞれ受光素子６６，６７に送る。受
光素子６６，６７は、例えばフォトダイオードであり、
送られた光を電気信号に変換する。電気信号は、さらに
公知の信号演算処理回路によってファラデー回転角度値
に変換される。ファラデー回転角度値は、導体６４を流
れる電流に比例するので、このファラデー回転角度値を
知ることにより、目的とする電流値が求められる。
査光は、導体６４に流れる電流Ｉによってファラデー回
転を受け、検光子６５に入射する。検光子６５は、導体
６４に電流が流れていないときには、検査光の偏波面方
位がセンシング用ファイバ６３への導入時と同じく検光
子の軸に対して４５°傾いた状態で入射されるように設
けられている。この検光子６５は、検査光を２つの偏波
成分に分離し、それぞれ受光素子６６，６７に送る。受
光素子６６，６７は、例えばフォトダイオードであり、
送られた光を電気信号に変換する。電気信号は、さらに
公知の信号演算処理回路によってファラデー回転角度値
に変換される。ファラデー回転角度値は、導体６４を流
れる電流に比例するので、このファラデー回転角度値を
知ることにより、目的とする電流値が求められる。
【０００５】ところで、実用的な光ファイバ型センサで
は、各部品が図６のような空間的な配置ではなく、偏光
子６２、センシング用ファイバ６３、検光子６５等を一
体にしたモジュールを使用している。
は、各部品が図６のような空間的な配置ではなく、偏光
子６２、センシング用ファイバ６３、検光子６５等を一
体にしたモジュールを使用している。
【０００６】図７は従来のモジュール化した光ファイバ
型センサの構成を示す平面図である。この光ファイバ型
センサ７０では、偏光子７２と検光子ユニット７５とが
基台上に一体に設けられている。偏光子７２は、入力用
ファイバ７１とセンシング用ファイバ７３との間に固定
されている。入力用ファイバ７１の端部からは、レーザ
光である検査光Ｌ１１が入射し、偏光子７２で直線偏光
に変換されてセンシング用ファイバ７３に導入される。
ただし、ここでは、検査光Ｌ１１は、図６のように偏波
面が４５°傾けられることはない。
型センサの構成を示す平面図である。この光ファイバ型
センサ７０では、偏光子７２と検光子ユニット７５とが
基台上に一体に設けられている。偏光子７２は、入力用
ファイバ７１とセンシング用ファイバ７３との間に固定
されている。入力用ファイバ７１の端部からは、レーザ
光である検査光Ｌ１１が入射し、偏光子７２で直線偏光
に変換されてセンシング用ファイバ７３に導入される。
ただし、ここでは、検査光Ｌ１１は、図６のように偏波
面が４５°傾けられることはない。
【０００７】センシング用ファイバ７３は、リング状に
複数回巻かれており、その中心に導体７４が挿入されて
いる。検査光Ｌ１１は、センシング用ファイバ７３を伝
搬する過程で、導体７４を流れる電流が起こす磁界によ
ってファラデー回転を受け、検光子ユニット７５に入力
される。
複数回巻かれており、その中心に導体７４が挿入されて
いる。検査光Ｌ１１は、センシング用ファイバ７３を伝
搬する過程で、導体７４を流れる電流が起こす磁界によ
ってファラデー回転を受け、検光子ユニット７５に入力
される。
【０００８】検光子ユニット７５は、半波長板７５１、
複屈折結晶体７５２、光路シフトプリズム７５３を有
し、これらがハウジング内に一体に設けられている。半
波長板７５１は、その光軸回りの角度を換えることによ
って、複屈折結晶体７５２に入射する検査光Ｌ１１の偏
波面角度を換えることができる。半波長板７５１は、導
体７４に電流が流れていないときに、検査光Ｌ１１の偏
波面が検光子の軸に対して４５°傾くように設置されて
いる。
複屈折結晶体７５２、光路シフトプリズム７５３を有
し、これらがハウジング内に一体に設けられている。半
波長板７５１は、その光軸回りの角度を換えることによ
って、複屈折結晶体７５２に入射する検査光Ｌ１１の偏
波面角度を換えることができる。半波長板７５１は、導
体７４に電流が流れていないときに、検査光Ｌ１１の偏
波面が検光子の軸に対して４５°傾くように設置されて
いる。
【０００９】検査光Ｌ１１の偏波面の傾きを偏光子７２
ではなく、この半波長板７５１で行う理由は、センシン
グ用ファイバ７３の捻じれや変形によって、それを伝搬
する検査光Ｌ１１の偏波面方位も微妙に変化する恐れが
あるからである。センシング用ファイバ７３を通過した
後で検査光Ｌ１１の偏波面方位を調節することにより、
正確な検査が行える。
ではなく、この半波長板７５１で行う理由は、センシン
グ用ファイバ７３の捻じれや変形によって、それを伝搬
する検査光Ｌ１１の偏波面方位も微妙に変化する恐れが
あるからである。センシング用ファイバ７３を通過した
後で検査光Ｌ１１の偏波面方位を調節することにより、
正確な検査が行える。
【００１０】この半波長板７５１を通過した検査光Ｌ１
１は、複屈折結晶体７５２によって直交する２成分が分
離され、一方は直進して受光用ファイバ７６を介して信
号Ｔとして出力され、他方は光路シフトプリズム７５３
で光路調節されて受光用ファイバ７７に送られてこの受
光用ファイバ７７を介して信号Ｒとして出力される。
１は、複屈折結晶体７５２によって直交する２成分が分
離され、一方は直進して受光用ファイバ７６を介して信
号Ｔとして出力され、他方は光路シフトプリズム７５３
で光路調節されて受光用ファイバ７７に送られてこの受
光用ファイバ７７を介して信号Ｒとして出力される。
【００１１】２つの信号ＴおよびＲは、図示されていな
い受光素子によって電気信号に変換され、これにより、
図６で説明したように導体７４を流れる電流値が検出さ
れる。
い受光素子によって電気信号に変換され、これにより、
図６で説明したように導体７４を流れる電流値が検出さ
れる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように半
波長板７５１を使用した検光子ユニット７５は、以下の
ような問題点があった。 （１）半波長板７５１の面が光軸と垂直の関係にない場
合には、半波長板７５１を光軸回りに回転させたとき
に、光路がズレてしまい、半波長板７５１の前後の光フ
ァイバの結合効率が変動し、測定値に誤差が生じてしま
う。 （２）半波長板７５１は、水晶等の結晶によりなるの
で、その温度特性によって位相差に変動があり、出射光
がわずかに楕円化する。このため、温度の変化する環境
での高精度測定は期待できない。 （３）半波長板７５１は、薄板なため取り付けが難し
く、その角度の調節も難しい。
波長板７５１を使用した検光子ユニット７５は、以下の
ような問題点があった。 （１）半波長板７５１の面が光軸と垂直の関係にない場
合には、半波長板７５１を光軸回りに回転させたとき
に、光路がズレてしまい、半波長板７５１の前後の光フ
ァイバの結合効率が変動し、測定値に誤差が生じてしま
う。 （２）半波長板７５１は、水晶等の結晶によりなるの
で、その温度特性によって位相差に変動があり、出射光
がわずかに楕円化する。このため、温度の変化する環境
での高精度測定は期待できない。 （３）半波長板７５１は、薄板なため取り付けが難し
く、その角度の調節も難しい。
【００１３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、半波長板を使用しなくても検査光の基準方位
を検光子の軸に対して所望の角度に調節することが簡単
にかつ正確にでき、構造も簡単にすることのできる光フ
ァイバ型センサを提供することを目的とする。
のであり、半波長板を使用しなくても検査光の基準方位
を検光子の軸に対して所望の角度に調節することが簡単
にかつ正確にでき、構造も簡単にすることのできる光フ
ァイバ型センサを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、光ファイバを伝搬する直線偏光のファラ
デー回転効果を利用する光ファイバ型センサにおいて、
光入力用ファイバとセンシング用ファイバとが偏光子を
介して一体に結合され、光入力用ファイバとセンシング
用ファイバを結ぶ方向を回転軸として回動可能に設けら
れた偏光子ユニットと、検光子により前記センシング用
ファイバの出射光を互いに直交する２つの偏波成分に分
離して出力する検光子ユニットと、を有することを特徴
とする光ファイバ型センサが提供される。
決するために、光ファイバを伝搬する直線偏光のファラ
デー回転効果を利用する光ファイバ型センサにおいて、
光入力用ファイバとセンシング用ファイバとが偏光子を
介して一体に結合され、光入力用ファイバとセンシング
用ファイバを結ぶ方向を回転軸として回動可能に設けら
れた偏光子ユニットと、検光子により前記センシング用
ファイバの出射光を互いに直交する２つの偏波成分に分
離して出力する検光子ユニットと、を有することを特徴
とする光ファイバ型センサが提供される。
【００１５】このような光ファイバ型センサでは、偏光
子が光入力用ファイバとセンシング用ファイバとの間に
一体に結合されているので、光入力用ファイバとセンシ
ング用ファイバを結ぶ方向を回転軸として簡単に回動さ
せることができる。よって、光軸に対する偏光子の回動
によって、検査光の偏波面方位を所望の角度に調節する
ことができる。このとき、光入力用ファイバとセンシン
グ用ファイバ内では、検査光は方位がずれることがほと
んどないので、偏光子ユニットの回動角度に応じた角度
だけ偏波面方位が変化する。
子が光入力用ファイバとセンシング用ファイバとの間に
一体に結合されているので、光入力用ファイバとセンシ
ング用ファイバを結ぶ方向を回転軸として簡単に回動さ
せることができる。よって、光軸に対する偏光子の回動
によって、検査光の偏波面方位を所望の角度に調節する
ことができる。このとき、光入力用ファイバとセンシン
グ用ファイバ内では、検査光は方位がずれることがほと
んどないので、偏光子ユニットの回動角度に応じた角度
だけ偏波面方位が変化する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面に基
づいて説明する。図１は本形態の偏光子ユニットの構成
を示す図である。偏光子ユニット１０は、全体がステン
レス製の円筒形パイプ１１で覆われており、内部には、
薄膜型の偏光子１２と、光コネクタフェルール１３，１
４とが一体に設けられている。これらは、偏光子１２を
光コネクタフェルール１３および１４で挟み、接着剤を
使用して光学的および物理的に結合させ、スリーブ１５
で包むことにより構成されている。また、光コネクタフ
ェルール１３には入力用ファイバ１６が、一方、光コネ
クタフェルール１３にはセンシング用ファイバ１７が結
合されている。
づいて説明する。図１は本形態の偏光子ユニットの構成
を示す図である。偏光子ユニット１０は、全体がステン
レス製の円筒形パイプ１１で覆われており、内部には、
薄膜型の偏光子１２と、光コネクタフェルール１３，１
４とが一体に設けられている。これらは、偏光子１２を
光コネクタフェルール１３および１４で挟み、接着剤を
使用して光学的および物理的に結合させ、スリーブ１５
で包むことにより構成されている。また、光コネクタフ
ェルール１３には入力用ファイバ１６が、一方、光コネ
クタフェルール１３にはセンシング用ファイバ１７が結
合されている。
【００１７】偏光子１２としては、偏光ビームスプリッ
タ等のプリズム系偏光子、光学的に透明な誘電体と金属
等の導電体を交互に積層した積層型薄膜偏光子、あるい
はガラス等の透明体中に銀、銅等の金属よりなる偏平あ
るいは回転楕円体の微粒子が配向分散された微粒子配向
分散型偏光子等が使用できる。積層型薄膜偏光子や微粒
子配向分散型偏光子は、非常に小さいため、偏光子ユニ
ット１０全体を小型化することができ、密閉化にも有利
である。
タ等のプリズム系偏光子、光学的に透明な誘電体と金属
等の導電体を交互に積層した積層型薄膜偏光子、あるい
はガラス等の透明体中に銀、銅等の金属よりなる偏平あ
るいは回転楕円体の微粒子が配向分散された微粒子配向
分散型偏光子等が使用できる。積層型薄膜偏光子や微粒
子配向分散型偏光子は、非常に小さいため、偏光子ユニ
ット１０全体を小型化することができ、密閉化にも有利
である。
【００１８】図２は図１の偏光子ユニット１０の消光比
を計測するための実験システムの概略構成を示す図であ
る。光源２１からは、検査光Ｌ０として例えば８５０ｎ
ｍのレーザ光が出力される。この検査光Ｌ０は、１／４
波長板を通過した後偏光子２３によって直線偏光にな
り、レンズ２４によって集光される。集光された検査光
Ｌ０は、入力用ファイバ１６に入射される。ここで、入
力用ファイバ１６は、石英ガラスファイバである。
を計測するための実験システムの概略構成を示す図であ
る。光源２１からは、検査光Ｌ０として例えば８５０ｎ
ｍのレーザ光が出力される。この検査光Ｌ０は、１／４
波長板を通過した後偏光子２３によって直線偏光にな
り、レンズ２４によって集光される。集光された検査光
Ｌ０は、入力用ファイバ１６に入射される。ここで、入
力用ファイバ１６は、石英ガラスファイバである。
【００１９】入力用ファイバ１６に入射された検査光Ｌ
０は、偏光子ユニット１０で偏波面方位が換えられ、セ
ンシング用ファイバ１７を介して出射される。ここで、
センシング用ファイバ１７は、鉛ガラスファイバであ
り、コアガラスはＳｉＯ2 とＰｂＯを含み、ＳｉＯ2 の
重量が５〜３５％、ＰｂＯの重量が６５〜８５％であ
る。これにより、センシング用ファイバ１７の光弾性定
数が±３×１０-9ｃｍ2 ／ｋｇ以下になっている。
０は、偏光子ユニット１０で偏波面方位が換えられ、セ
ンシング用ファイバ１７を介して出射される。ここで、
センシング用ファイバ１７は、鉛ガラスファイバであ
り、コアガラスはＳｉＯ2 とＰｂＯを含み、ＳｉＯ2 の
重量が５〜３５％、ＰｂＯの重量が６５〜８５％であ
る。これにより、センシング用ファイバ１７の光弾性定
数が±３×１０-9ｃｍ2 ／ｋｇ以下になっている。
【００２０】センシング用ファイバ１７から出射された
検査光Ｌ０は、レンズ２５によってコリメートされ、検
光子２６で２つの偏波成分に分離し、それぞれレンズ２
７，２９を介して受光素子２８，３０に送られる。
検査光Ｌ０は、レンズ２５によってコリメートされ、検
光子２６で２つの偏波成分に分離し、それぞれレンズ２
７，２９を介して受光素子２８，３０に送られる。
【００２１】ところで、入力用ファイバ１６、偏光子ユ
ニット１０、およびセンシング用ファイバ１７は、それ
ぞれ回動機構部３１，３２，３３により支持されてい
る。回動機構部３１，３２，３３は、それぞれ入力用フ
ァイバ１６の入射端部、偏光子ユニット１０全体、セン
シング用ファイバ１７の出射端部を回動させ、所望の回
動角度で固定させることができる。
ニット１０、およびセンシング用ファイバ１７は、それ
ぞれ回動機構部３１，３２，３３により支持されてい
る。回動機構部３１，３２，３３は、それぞれ入力用フ
ァイバ１６の入射端部、偏光子ユニット１０全体、セン
シング用ファイバ１７の出射端部を回動させ、所望の回
動角度で固定させることができる。
【００２２】このような装置で、まず、偏光子ユニット
１０を固定し、センシング用ファイバ１７の出射端部を
回動させてファイバを捻り、その状態で出射する検査光
の偏波面方位と消光比を測定する実験を行った。この結
果、センシング用ファイバ１７の出射端部を回動させて
も、回動角度に対する偏波面方位の変化の割合は約０．
００１であり、回動角度４５°に対しては０．０４５°
程度であり、実質上無視できるレベルであった。また、
消光比は３５ｄＢ以上であり、誘起複屈折は極めて小さ
いことが示された。
１０を固定し、センシング用ファイバ１７の出射端部を
回動させてファイバを捻り、その状態で出射する検査光
の偏波面方位と消光比を測定する実験を行った。この結
果、センシング用ファイバ１７の出射端部を回動させて
も、回動角度に対する偏波面方位の変化の割合は約０．
００１であり、回動角度４５°に対しては０．０４５°
程度であり、実質上無視できるレベルであった。また、
消光比は３５ｄＢ以上であり、誘起複屈折は極めて小さ
いことが示された。
【００２３】なお、比較のため、センシング用ファイバ
１７を石英ガラスファイバにして同様の実験を行ったと
ころ、回動角度に対する偏波面方位の変化は約０．１と
大きなものであった。また、消光比は回動の度合いによ
って不確定に変化してしまった。
１７を石英ガラスファイバにして同様の実験を行ったと
ころ、回動角度に対する偏波面方位の変化は約０．１と
大きなものであった。また、消光比は回動の度合いによ
って不確定に変化してしまった。
【００２４】次いで、センシング用ファイバ１７の出射
端部を固定し、偏光子ユニット１０を回動させて、出射
する検査光の偏波面方位と消光比を測定する実験を行っ
た。この結果、検査光の偏波面方位は、偏光子ユニット
１０を回動させた角度だけ回転した。
端部を固定し、偏光子ユニット１０を回動させて、出射
する検査光の偏波面方位と消光比を測定する実験を行っ
た。この結果、検査光の偏波面方位は、偏光子ユニット
１０を回動させた角度だけ回転した。
【００２５】図３は本形態の偏光子ユニット１０を用い
た光ファイバ型センサの構成を示す平面図である。この
光ファイバ型センサ４０では、偏光子ユニット１０が固
定ユニット４１に固定された状態で基台上に設けられて
いる。偏光子ユニット１０は、後述するように、光入力
用ファイバとセンシング用ファイバを結ぶ方向を回転軸
として回動調節され固定されている。また、基台上に
は、検光子ユニット４３が設けられている。偏光子ユニ
ット１０と検光子ユニット４３との間には、センシング
用ファイバ１７が設けられている。センシング用ファイ
バ１７は、リング状に複数回巻かれており、その中心に
導体４２が挿入されている。
た光ファイバ型センサの構成を示す平面図である。この
光ファイバ型センサ４０では、偏光子ユニット１０が固
定ユニット４１に固定された状態で基台上に設けられて
いる。偏光子ユニット１０は、後述するように、光入力
用ファイバとセンシング用ファイバを結ぶ方向を回転軸
として回動調節され固定されている。また、基台上に
は、検光子ユニット４３が設けられている。偏光子ユニ
ット１０と検光子ユニット４３との間には、センシング
用ファイバ１７が設けられている。センシング用ファイ
バ１７は、リング状に複数回巻かれており、その中心に
導体４２が挿入されている。
【００２６】入力用ファイバ１６の端部からは、レーザ
光である検査光Ｌ１が図示されていない光源から入射さ
れる。検査光Ｌ１は、偏光子ユニット１０で直線偏光に
変換されてセンシング用ファイバ１７に導入される。検
査光Ｌ１は、センシング用ファイバ１７を伝搬する過程
で、導体４２を流れる電流が起こす磁界によってファラ
デー回転を受け、その後検光子ユニット４３に入力され
る。
光である検査光Ｌ１が図示されていない光源から入射さ
れる。検査光Ｌ１は、偏光子ユニット１０で直線偏光に
変換されてセンシング用ファイバ１７に導入される。検
査光Ｌ１は、センシング用ファイバ１７を伝搬する過程
で、導体４２を流れる電流が起こす磁界によってファラ
デー回転を受け、その後検光子ユニット４３に入力され
る。
【００２７】検光子ユニット４３は、検光子４３１およ
び光路シフトプリズム４３２を有し、これらがハウジン
グ内に一体に設けられている。センシング用ファイバ１
７から出射された検査光Ｌ１は、検光子ユニット４３の
検光子４３１に入射し、そこで直交する２つの偏波成分
が分離し、一方は直進して受光用ファイバ４４を介して
信号Ｔとして出力され、他方は光路シフトプリズム４３
２で光路調節されて受光用ファイバ４５に送られ、この
受光用ファイバ４５を介して信号Ｒとして出力される。
２つの信号ＴおよびＲは、図示されていない受光素子に
よって電気信号に変換され、これにより、導体４２を流
れる電流値が検出される。
び光路シフトプリズム４３２を有し、これらがハウジン
グ内に一体に設けられている。センシング用ファイバ１
７から出射された検査光Ｌ１は、検光子ユニット４３の
検光子４３１に入射し、そこで直交する２つの偏波成分
が分離し、一方は直進して受光用ファイバ４４を介して
信号Ｔとして出力され、他方は光路シフトプリズム４３
２で光路調節されて受光用ファイバ４５に送られ、この
受光用ファイバ４５を介して信号Ｒとして出力される。
２つの信号ＴおよびＲは、図示されていない受光素子に
よって電気信号に変換され、これにより、導体４２を流
れる電流値が検出される。
【００２８】図４は固定ユニット４１の構成を示す図で
あり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は矢印Ｘ方向から見た側
面図、（Ｃ）は矢印Ｙ方向から見た側面図である。固定
ユニット４１は、基台４１１と固定ユニットとしての２
個の押さえ板４１２，４１３から構成されている。基台
４１１には、図（Ｃ）に示すようにＶ字状の溝４１１ａ
が形成されている。この溝４１１ａには、偏光子ユニッ
ト１０が載置される。
あり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は矢印Ｘ方向から見た側
面図、（Ｃ）は矢印Ｙ方向から見た側面図である。固定
ユニット４１は、基台４１１と固定ユニットとしての２
個の押さえ板４１２，４１３から構成されている。基台
４１１には、図（Ｃ）に示すようにＶ字状の溝４１１ａ
が形成されている。この溝４１１ａには、偏光子ユニッ
ト１０が載置される。
【００２９】偏光子ユニット１０は、円筒状に形成され
ているので、溝４１１ａ上で容易に回動させることがで
きる。偏光子ユニット１０を所望の角度だけ回動させた
らば、押さえ板４１２，４１３を上から被せ、それぞれ
ネジ４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４１３ｂを締める
ことにより、偏光子ユニット１０をその状態で固定する
ことができる。あるいは、予め押さえ板４１２，４１３
を被せてネジ４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４１３ｂ
を緩く締めた状態で偏光子ユニット１０の回動角度を調
節し、その後にネジ４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４
１３ｂを強く締めるようにしてもよい。
ているので、溝４１１ａ上で容易に回動させることがで
きる。偏光子ユニット１０を所望の角度だけ回動させた
らば、押さえ板４１２，４１３を上から被せ、それぞれ
ネジ４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４１３ｂを締める
ことにより、偏光子ユニット１０をその状態で固定する
ことができる。あるいは、予め押さえ板４１２，４１３
を被せてネジ４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４１３ｂ
を緩く締めた状態で偏光子ユニット１０の回動角度を調
節し、その後にネジ４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４
１３ｂを強く締めるようにしてもよい。
【００３０】図５は本形態の偏光子ユニット１０の回動
角度に対する検光子ユニット４３からの出力光量の測定
結果を示す図である。図中、特性Ｐ，Ｑは、検光子ユニ
ット４３により分離された２つの偏波成分の強度特性を
示す。図からも分かるように、偏光子ユニット１０を適
度に回動させることにより、２つの偏波成分を１：１、
すなわち出射光の方位を検光子４３１の軸に４５°の角
度方向に調節することができる。よって、入力用ファイ
バ１６やセンシング用ファイバ１７が破断するほどの大
きな応力は加わらない。
角度に対する検光子ユニット４３からの出力光量の測定
結果を示す図である。図中、特性Ｐ，Ｑは、検光子ユニ
ット４３により分離された２つの偏波成分の強度特性を
示す。図からも分かるように、偏光子ユニット１０を適
度に回動させることにより、２つの偏波成分を１：１、
すなわち出射光の方位を検光子４３１の軸に４５°の角
度方向に調節することができる。よって、入力用ファイ
バ１６やセンシング用ファイバ１７が破断するほどの大
きな応力は加わらない。
【００３１】このように、本形態では、偏光子１２を入
力用ファイバ１６およびセンシング用ファイバ１７とと
もに偏光子ユニット１０として一体に形成するようにし
たので、偏光子１２自体を回動させる必要がない。この
ため、検査光の光軸が変動せず、ファイバ結合効率の変
動もないので、半波長板を使用せずに、検査光の偏波面
方位を容易にかつ正確に調節することができる。また、
光ファイバ型センサの部品点数も減り、製造コストおよ
び製造効率が向上する。さらに、偏光子１２の密閉化も
容易であり、小型化が図れ、この小型化によって光路を
短くできるので信頼性が向上する。
力用ファイバ１６およびセンシング用ファイバ１７とと
もに偏光子ユニット１０として一体に形成するようにし
たので、偏光子１２自体を回動させる必要がない。この
ため、検査光の光軸が変動せず、ファイバ結合効率の変
動もないので、半波長板を使用せずに、検査光の偏波面
方位を容易にかつ正確に調節することができる。また、
光ファイバ型センサの部品点数も減り、製造コストおよ
び製造効率が向上する。さらに、偏光子１２の密閉化も
容易であり、小型化が図れ、この小型化によって光路を
短くできるので信頼性が向上する。
【００３２】また、本形態では、偏光子ユニット１０を
固定ユニット４１によって固定するようにしたので、光
ファイバ型センサ４０への固定を簡単にかつ確実に行う
ことができる。
固定ユニット４１によって固定するようにしたので、光
ファイバ型センサ４０への固定を簡単にかつ確実に行う
ことができる。
【００３３】ところで、光ファイバには、光弾性と呼ば
れる性質がある。光弾性とは材質に加えられた応力によ
って材質の屈折率に異方性が生じ、材質中を伝搬する光
に複屈折が起こる現象である。この現象のため光ファイ
バをその光線方向を中心軸にして物理的に捻ると応力が
生じ偏波面の方位も同時に捻れる。
れる性質がある。光弾性とは材質に加えられた応力によ
って材質の屈折率に異方性が生じ、材質中を伝搬する光
に複屈折が起こる現象である。この現象のため光ファイ
バをその光線方向を中心軸にして物理的に捻ると応力が
生じ偏波面の方位も同時に捻れる。
【００３４】従ってその場合には、偏波面方位の変化は
偏光子ユニットの回動角と必ずしも等しくなく、また温
度変化などの要因で応力が変化したときには偏波面方位
が変動し測定誤差の原因となる。さらにファイバ中の複
屈折により本来直線偏光であるべき検査光が楕円偏光に
変化するという不都合も多々生ずる。
偏光子ユニットの回動角と必ずしも等しくなく、また温
度変化などの要因で応力が変化したときには偏波面方位
が変動し測定誤差の原因となる。さらにファイバ中の複
屈折により本来直線偏光であるべき検査光が楕円偏光に
変化するという不都合も多々生ずる。
【００３５】そこで、本形態では、センシング用ファイ
バ１７の材料に鉛ガラスを使用し、その光弾性定数が±
３×１０-9ｃｍ2 ／ｋｇ以下となるようにしたので、偏
光子ユニット１０を回動させたときのセンシング用ファ
イバ１７の捻じれによる偏波面の捻じれを無視できる程
度に低減することができ、より正確な調節が可能とな
る。
バ１７の材料に鉛ガラスを使用し、その光弾性定数が±
３×１０-9ｃｍ2 ／ｋｇ以下となるようにしたので、偏
光子ユニット１０を回動させたときのセンシング用ファ
イバ１７の捻じれによる偏波面の捻じれを無視できる程
度に低減することができ、より正確な調節が可能とな
る。
【００３６】なお、本形態では、偏光子１２をファイバ
と一体にした偏光子ユニット１０によって偏波面方位を
調節するようにしたが、検光子４３１をファイバと一体
にすることにより、その検光子ユニットによって偏波面
方位を調節することが可能である。このときの検光子４
３１の材料としては、方解石、石英等の結晶を用いた検
光子、あるいは偏光ビームスプリッタ、グラントムソン
プリズム、グランレーザプリズム等のプリズム系検光子
等が使用できる。
と一体にした偏光子ユニット１０によって偏波面方位を
調節するようにしたが、検光子４３１をファイバと一体
にすることにより、その検光子ユニットによって偏波面
方位を調節することが可能である。このときの検光子４
３１の材料としては、方解石、石英等の結晶を用いた検
光子、あるいは偏光ビームスプリッタ、グラントムソン
プリズム、グランレーザプリズム等のプリズム系検光子
等が使用できる。
【００３７】さらに、本形態では、光ファイバ型センサ
４０として、導体４２を流れる電流値を測定するために
偏光子ユニット１０を用いる例を示したが、電流の代わ
りに磁界の大きさの測定にも使用することができる。
４０として、導体４２を流れる電流値を測定するために
偏光子ユニット１０を用いる例を示したが、電流の代わ
りに磁界の大きさの測定にも使用することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、偏光子
を光入力用ファイバとセンシング用ファイバとの間に一
体に結合するようにしたので、光入力用ファイバとセン
シング用ファイバを結ぶ方向を回転軸として簡単に回動
させることができる。よって、光軸に対する偏光子ユニ
ットの回動によって、検査光の偏波面を所望の方位に調
節することができる。このため、検査光の光軸が変動せ
ず、ファイバ結合効率の変動もないので、半波長板を使
用せずに、検査光の偏波面方位を容易にかつ正確に調節
することができる。また、光ファイバ型センサの部品点
数も減り、製造コストおよび製造効率が向上する。さら
に、偏光子の密閉化も容易であり、小型化が図れ、この
小型化によって光路を短くできるので信頼性が向上す
る。
を光入力用ファイバとセンシング用ファイバとの間に一
体に結合するようにしたので、光入力用ファイバとセン
シング用ファイバを結ぶ方向を回転軸として簡単に回動
させることができる。よって、光軸に対する偏光子ユニ
ットの回動によって、検査光の偏波面を所望の方位に調
節することができる。このため、検査光の光軸が変動せ
ず、ファイバ結合効率の変動もないので、半波長板を使
用せずに、検査光の偏波面方位を容易にかつ正確に調節
することができる。また、光ファイバ型センサの部品点
数も減り、製造コストおよび製造効率が向上する。さら
に、偏光子の密閉化も容易であり、小型化が図れ、この
小型化によって光路を短くできるので信頼性が向上す
る。
【図１】本形態の偏光子ユニットの構成を示す図であ
る。
る。
【図２】図１の偏光子ユニットの消光比を計測するため
の実験システムの概略構成を示す図である。
の実験システムの概略構成を示す図である。
【図３】本形態の偏光子ユニットを用いた光ファイバ型
センサの構成を示す平面図である。
センサの構成を示す平面図である。
【図４】固定ユニットの構成を示す図であり、（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は矢印Ｘ方向から見た側面図、（Ｃ）は
矢印Ｙ方向から見た側面図である。
平面図、（Ｂ）は矢印Ｘ方向から見た側面図、（Ｃ）は
矢印Ｙ方向から見た側面図である。
【図５】本形態の偏光子ユニットの回動角度に対する検
光子ユニットからの出力光量の測定結果を示す図であ
る。
光子ユニットからの出力光量の測定結果を示す図であ
る。
【図６】光ファイバ型センサの基本原理を示す図であ
る。
る。
【図７】従来のモジュール化した光ファイバ型センサの
構成を示す平面図である。
構成を示す平面図である。
１０ 偏光子ユニット １１ 円筒形パイプ １２ 偏光子 １３，１４ 光コネクタフェルール １５ スリーブ １６ 入力用ファイバ １７ センシング用ファイバ ４０ 光ファイバ型センサ ４１ 固定ユニット ４２ 導体 ４３ 検光子ユニット ４３１ 検光子 ４４．４５ 受光用ファイバ
Claims (10)
- 【請求項１】 光ファイバを伝搬する直線偏光のファラ
デー回転効果を利用する光ファイバ型センサにおいて、 光入力用ファイバとセンシング用ファイバとが偏光子を
介して一体に結合され、前記光入力用ファイバとセンシ
ング用ファイバを結ぶ方向を回転軸として回動可能に設
けられた偏光子ユニットと、 検光子により前記センシング用ファイバの出射光を互い
に直交する２つの偏波成分に分離して出力する検光子ユ
ニットと、 を有することを特徴とする光ファイバ型センサ。 - 【請求項２】 偏光子ユニットは、光入力用ファイバと
センシング用ファイバとが各々フェルールを介して接着
剤により前記偏光子と結合され、前記偏光子およびフェ
ルールの周囲にはスリーブが設けられ、さらに前記スリ
ーブが筐体によって覆われていることを特徴とする請求
項１記載の光ファイバ型センサ。 - 【請求項３】 前記偏光子ユニットが載置される基台
と、前記偏光子ユニットを前記基台に対して固定する固
定部材と、を有することを特徴とする請求項２記載の光
ファイバ型センサ。 - 【請求項４】 前記基台には、Ｖ字状の溝が形成されて
いることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ型セン
サ。 - 【請求項５】 前記センシング用ファイバは、光弾性定
数が±３×１０-9ｃｍ2 ／ｋｇ以下であることを特徴と
する請求項１記載の光ファイバ型センサ。 - 【請求項６】 前記センシング用ファイバは、コアガラ
スにＳｉＯ2 とＰｂＯを含み、ＳｉＯ2 の重量が５〜３
５％、ＰｂＯの重量が６５〜８５％であることを特徴と
する請求項１記載の光ファイバ型センサ。 - 【請求項７】 光ファイバを伝搬する直線偏光のファラ
デー回転効果を利用する光ファイバ型センサにおいて、 光入力用ファイバとセンシング用ファイバとの間に設け
られる偏光子と、 前記センシング用ファイバと受光素子側の受光用ファイ
バとが検光子を介して一体に結合され、前記センシング
用ファイバより出射する光の直進方向を回転軸として回
動可能に設けられた検光子ユニットと、 を有することを特徴とする光ファイバ型センサ。 - 【請求項８】 前記センシング用ファイバは、光弾性定
数が±３×１０-9ｃｍ2 ／ｋｇ以下であることを特徴と
する請求項７記載の光ファイバ型センサ。 - 【請求項９】 前記センシング用ファイバは、コアガラ
スにＳｉＯ2 とＰｂＯを含み、ＳｉＯ2 の重量が５〜３
５％、ＰｂＯの重量が６５〜８５％であることを特徴と
する請求項７記載の光ファイバ型センサ。 - 【請求項１０】 光源からの光を直線偏光に変換する偏
光子ユニットにおいて、 光入力用ファイバとセンシング用ファイバとが偏光子を
介して一体に結合され、前記光入力用ファイバとセンシ
ング用ファイバを結ぶ方向を回転軸として回動可能に設
けられることを特徴とする偏光子ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24918795A JP3415972B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 光ファイバ型センサおよび偏光子ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24918795A JP3415972B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 光ファイバ型センサおよび偏光子ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989937A true JPH0989937A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3415972B2 JP3415972B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=17189201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24918795A Expired - Fee Related JP3415972B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 光ファイバ型センサおよび偏光子ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3415972B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1482315A1 (en) * | 2002-03-01 | 2004-12-01 | The Tokyo Electric Power Co., Inc. | Current measuring device |
| JP2008232739A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 光ファイバ電流センサ及びその光学バイアス設定方法 |
-
1995
- 1995-09-27 JP JP24918795A patent/JP3415972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1482315A1 (en) * | 2002-03-01 | 2004-12-01 | The Tokyo Electric Power Co., Inc. | Current measuring device |
| EP1482315A4 (en) * | 2002-03-01 | 2008-04-23 | Tokyo Electric Power Co | CURRENT MEASUREMENT |
| JP2008232739A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 光ファイバ電流センサ及びその光学バイアス設定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3415972B2 (ja) | 2003-06-09 |
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