JPH0989958A - 光電界センサ及び電界測定方法 - Google Patents
光電界センサ及び電界測定方法Info
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- JPH0989958A JPH0989958A JP7273449A JP27344995A JPH0989958A JP H0989958 A JPH0989958 A JP H0989958A JP 7273449 A JP7273449 A JP 7273449A JP 27344995 A JP27344995 A JP 27344995A JP H0989958 A JPH0989958 A JP H0989958A
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用状況や被測定電界の変化に対応して、複
数の光電界センサを用意することなく、１個の光電界セ
ンサで測定可能な電界測定方法を供すること。 【解決手段】 光電界センサに、予め複数対の電極３
１，３２，３３を設け、状況に応じて複数対の電極から
目的に適した形状、及び数を選択して測定を行う。
数の光電界センサを用意することなく、１個の光電界セ
ンサで測定可能な電界測定方法を供すること。 【解決手段】 光電界センサに、予め複数対の電極３
１，３２，３３を設け、状況に応じて複数対の電極から
目的に適した形状、及び数を選択して測定を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノイズ測定に代表
される電界強度を測定するために用いる光電界センサに
関するものである。
される電界強度を測定するために用いる光電界センサに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光電界センサで使用している光変
調器の一例を、図４に示す。光変調器は、主に、電気光
学効果を持つ光学結晶基板１、光導波路２、及び電極３
によって構成される。ここでは、光学結晶としては、Ｌ
ｉＮｂＯ3単結晶、光導波路の形状は、Mach Zehnder干
渉型を用いている。
調器の一例を、図４に示す。光変調器は、主に、電気光
学効果を持つ光学結晶基板１、光導波路２、及び電極３
によって構成される。ここでは、光学結晶としては、Ｌ
ｉＮｂＯ3単結晶、光導波路の形状は、Mach Zehnder干
渉型を用いている。
【０００３】次に、製作過程の一例を示す。まず、光学
結晶基板１上に、Ｔｉを蒸着する。エッチングにより形
状を決定し、熱拡散することで、光導波路２を形成す
る。更に、クロム、金を蒸着し、エッチングにより、光
導波路の近傍に一対の電極３を設ける。最後に、光の入
射、出射のために、光導波路の両端に光ファイバ４を接
続する。
結晶基板１上に、Ｔｉを蒸着する。エッチングにより形
状を決定し、熱拡散することで、光導波路２を形成す
る。更に、クロム、金を蒸着し、エッチングにより、光
導波路の近傍に一対の電極３を設ける。最後に、光の入
射、出射のために、光導波路の両端に光ファイバ４を接
続する。
【０００４】光変調器の動作原理は、以下の通りであ
る。入射側光ファイバより光導波路に入った光は、分岐
点で二つに分岐する。光が電極近傍を通過する際、電極
に電圧が印加されていれば、電気光学効果に起因する屈
折率変化により、その位相が変化する。合流点で二つの
光が合波される際、両者に位相差があれば、干渉により
光の強度が変化し、最終的には、印加された電圧により
強度変調された光が、出射側光ファイバに伝送される。
光変調器の結晶基板上の電極にアンテナ部を設けて、又
は外部にダイポールアンテナ等を接続して使用すること
で、外部の被測定電界を電圧に変換して検出できる。以
上により、光電界センサは、電界を直接、光信号に変換
することができる。
る。入射側光ファイバより光導波路に入った光は、分岐
点で二つに分岐する。光が電極近傍を通過する際、電極
に電圧が印加されていれば、電気光学効果に起因する屈
折率変化により、その位相が変化する。合流点で二つの
光が合波される際、両者に位相差があれば、干渉により
光の強度が変化し、最終的には、印加された電圧により
強度変調された光が、出射側光ファイバに伝送される。
光変調器の結晶基板上の電極にアンテナ部を設けて、又
は外部にダイポールアンテナ等を接続して使用すること
で、外部の被測定電界を電圧に変換して検出できる。以
上により、光電界センサは、電界を直接、光信号に変換
することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光電界センサにおい
て、電極の形状は、その特性に大きく影響する。電極の
長さや幅により、センサの感度、及びダイナミックレン
ジ（測定可能な電界の範囲）等が決定される。これらの
特性は、固定されたものであり、使用状況や被測定電界
が変化すると、１個のセンサでは、対応できなくなる場
合がある。しかし、異なる特性を持つ光電界センサを得
るには、光学結晶基板上の電極形状を変更することは困
難なので、新たに光電界センサを作り直さなくてはなら
ないという問題があった。
て、電極の形状は、その特性に大きく影響する。電極の
長さや幅により、センサの感度、及びダイナミックレン
ジ（測定可能な電界の範囲）等が決定される。これらの
特性は、固定されたものであり、使用状況や被測定電界
が変化すると、１個のセンサでは、対応できなくなる場
合がある。しかし、異なる特性を持つ光電界センサを得
るには、光学結晶基板上の電極形状を変更することは困
難なので、新たに光電界センサを作り直さなくてはなら
ないという問題があった。
【０００６】従って、本発明の技術的課題は、使用状況
や被測定電界の変化に対して、１個の光電界センサで対
応可能な測定方法を供することである。
や被測定電界の変化に対して、１個の光電界センサで対
応可能な測定方法を供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
を有する光学結晶上に設けられた光導波路を伝播する光
をアンテナから導かれた電界により変調するための電極
として、形状が同一の、あるいは、異なる複数対の電極
を設置する。
を有する光学結晶上に設けられた光導波路を伝播する光
をアンテナから導かれた電界により変調するための電極
として、形状が同一の、あるいは、異なる複数対の電極
を設置する。
【０００８】又、設置した複数対の電極から任意の電極
対を選択し、任意の感度、検出可能最大電界、ダイナミ
ックレンジを得る方法を提供する。
対を選択し、任意の感度、検出可能最大電界、ダイナミ
ックレンジを得る方法を提供する。
【０００９】本発明の作用効果について、以下に説明す
る。光学結晶基板上の光導波路に対して平行方向の電極
長は、センサの検出可能最大電気信号、ダイナミックレ
ンジ等を決定する。前記の電極長により、光導波路中で
電気光学効果に起因する屈折率変化を起こす領域が決定
される。電極長が変化すると、一定電圧下での光導波路
内を通過する光の屈折率、位相も変化する。従って、変
調度にも変化が生じ、最終的に検出可能最大電気信号が
変化する。又、これに追従するかたちでダイナミックレ
ンジもシフトする。
る。光学結晶基板上の光導波路に対して平行方向の電極
長は、センサの検出可能最大電気信号、ダイナミックレ
ンジ等を決定する。前記の電極長により、光導波路中で
電気光学効果に起因する屈折率変化を起こす領域が決定
される。電極長が変化すると、一定電圧下での光導波路
内を通過する光の屈折率、位相も変化する。従って、変
調度にも変化が生じ、最終的に検出可能最大電気信号が
変化する。又、これに追従するかたちでダイナミックレ
ンジもシフトする。
【００１０】一方、光導波路に対して垂直に伸びた電極
は、外部アンテナとの接続部として使用する他に、それ
自身がアンテナとして働く。この場合、垂直方向の電極
長（以下、アンテナ長）により、光電界センサの検出感
度が決定される。アンテナ長により、被測定電界から変
換される電圧信号の大きさが変化し、電極部に印加され
る電圧が変化するため、結果として、感度が変化する。
は、外部アンテナとの接続部として使用する他に、それ
自身がアンテナとして働く。この場合、垂直方向の電極
長（以下、アンテナ長）により、光電界センサの検出感
度が決定される。アンテナ長により、被測定電界から変
換される電圧信号の大きさが変化し、電極部に印加され
る電圧が変化するため、結果として、感度が変化する。
【００１１】以上により、結晶基板上に複数対の電極を
設置しておき、使用状況、被測定電界に適応した電極を
選択することにより、光電界センサの特性、及び被測定
対象の拡大が可能となる。又、複数対の電極、及びアン
テナを同時に使用することで、光電界センサの特性の調
整が可能となる。
設置しておき、使用状況、被測定電界に適応した電極を
選択することにより、光電界センサの特性、及び被測定
対象の拡大が可能となる。又、複数対の電極、及びアン
テナを同時に使用することで、光電界センサの特性の調
整が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例によって説明する。
例によって説明する。
【００１３】（実施例１）図１に、複数の電極を設置し
た光電界センサの平面図を示す。光学結晶基板１上に、
Ｔｉ熱拡散により光導波路２を形成する。クロム、金を
蒸着し、エッチングにより３組の形状の異なる電極３
（３１，３２，３３）を設ける。特性を測定し、必要と
する感度、被測定対象に適応する電極を残し、他の２組
は除去する。除去は、必要な電極上にレジストや樹脂等
を塗布し、エッチングにより行う。工程の概略図を図２
に示す。図２においては、電極３２を残している。
た光電界センサの平面図を示す。光学結晶基板１上に、
Ｔｉ熱拡散により光導波路２を形成する。クロム、金を
蒸着し、エッチングにより３組の形状の異なる電極３
（３１，３２，３３）を設ける。特性を測定し、必要と
する感度、被測定対象に適応する電極を残し、他の２組
は除去する。除去は、必要な電極上にレジストや樹脂等
を塗布し、エッチングにより行う。工程の概略図を図２
に示す。図２においては、電極３２を残している。
【００１４】（実施例２）実施例１と同様の光変調器に
おいて、不要な電極対を短絡させて無効化させる。これ
により、必要な電極を選択できる。図３に、この方法を
施した光電界センサを平面図で示す。図３においては、
電極３１及び３３を無効化している。
おいて、不要な電極対を短絡させて無効化させる。これ
により、必要な電極を選択できる。図３に、この方法を
施した光電界センサを平面図で示す。図３においては、
電極３１及び３３を無効化している。
【００１５】
【発明の効果】光電界センサ内の光変調器上に、予め複
数の形状の異なる電極を配置することで、使用状況、被
測定電界の変化等に対応した電極を選択して、測定でき
る。
数の形状の異なる電極を配置することで、使用状況、被
測定電界の変化等に対応した電極を選択して、測定でき
る。
【００１６】又、複数の形状の大きく異なる電極を設置
し、その中から複数の電極、及びアンテナを同時に選
択、使用することで、センサの特性を調整することが可
能である。電極の設置数を増やせば、調整の解像度を上
げることも可能である。
し、その中から複数の電極、及びアンテナを同時に選
択、使用することで、センサの特性を調整することが可
能である。電極の設置数を増やせば、調整の解像度を上
げることも可能である。
【００１７】更に、同様の形状の電極を複数設置するこ
とで、電極の破損等による特性の劣化を抑制することも
可能である。
とで、電極の破損等による特性の劣化を抑制することも
可能である。
【００１８】従って、光電界センサの特性、測定範囲の
拡大、及び運用性の向上が図れる。
拡大、及び運用性の向上が図れる。
【図１】本発明の複数の電極を設置した光変調器の一例
を説明する平面図。
を説明する平面図。
【図２】本発明の電極の選択方法の一例を示す説明図。
【図３】本発明の電極の選択方法の一例を示す説明図。
【図４】従来の光電界センサに使用される光変調器の一
例を示す平面図。
例を示す平面図。
１ 光学結晶基板 ２ 光導波路 ３，３１，３２，３３ 電極 ４ 光ファイバ ５ レジスト ６ 短絡用リード線
Claims (4)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する光学結晶基板上に
入射光を分岐、合波させ出射光とする分岐干渉計を光導
波路を用いて形成し、分岐した光導波路近傍に電極を設
置し、外部電界によって前記電極に印加された電圧によ
り透過光の強度を変化させることを利用した光電界セン
サにおいて、前記基板上に、前記電極として、複数対の
電極を設けたことを特徴とする光電界センサ。 - 【請求項２】 電気光学効果を有する光学結晶基板上に
入射光を分岐、合波させ出射光とする分岐干渉計を光導
波路を用いて形成し、分岐した光導波路近傍に電極を設
置し、外部電界によって前記電極に印加された電圧によ
り透過光の強度を変化させることを利用した光電界セン
サによる電界測定方法において、前記基板上に、前記電
極として、複数対の電極を設けて、その中から一対、あ
るいは複数対を選択して測定することを特徴とする電界
測定方法。 - 【請求項３】 電気光学効果を有する光学結晶基板上に
入射光を分岐、合波させ出射光とする分岐干渉計を光導
波路を用いて形成し、分岐した光導波路近傍に電極を設
置し、外部電界によって前記電極に印加された電圧によ
り透過光の強度を変化させることを利用した光電界セン
サによる電界測定方法において、前記基板上に、前記電
極として、複数対の電極を設けて、複数対の電極の中か
ら１対あるいは２対以上の電極の選択を、必要な電極上
に耐食性のある物質を設け、腐食液により不用な電極を
取り除いて行うことを特徴とする電界測定方法。 - 【請求項４】 電気光学効果を有する光学結晶基板上に
入射光を分岐、合波させ出射光とする分岐干渉計を光導
波路を用いて形成し、分岐した光導波路近傍に電極を設
置し、外部電界によって前記電極に印加された電圧によ
り透過光の強度を変化させることを利用した光電界セン
サによる電界測定方法において、前記基板上に、前記電
極として、複数対の電極を設けて、複数の電極の中から
１対あるいは２対以上の電極の選択を、不用な電極対を
金属線で結合することにより短絡させ、無効化すること
により行うことを特徴とする電界測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27344995A JP3558100B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 電界測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27344995A JP3558100B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 電界測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989958A true JPH0989958A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3558100B2 JP3558100B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=17528074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27344995A Expired - Fee Related JP3558100B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 電界測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3558100B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107907749A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-13 | 中国科学院电子学研究所 | 一种低轴间耦合的三维电场传感器 |
| CN113608037A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-05 | 西安电子科技大学 | 一种基于非对称直波导干涉仪的脉冲电场传感器 |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP27344995A patent/JP3558100B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107907749A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-13 | 中国科学院电子学研究所 | 一种低轴间耦合的三维电场传感器 |
| CN113608037A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-05 | 西安电子科技大学 | 一种基于非对称直波导干涉仪的脉冲电场传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3558100B2 (ja) | 2004-08-25 |
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|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040130 |
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| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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