JPH1054856A - 光電界センサ - Google Patents
光電界センサInfo
- Publication number
- JPH1054856A JPH1054856A JP21167496A JP21167496A JPH1054856A JP H1054856 A JPH1054856 A JP H1054856A JP 21167496 A JP21167496 A JP 21167496A JP 21167496 A JP21167496 A JP 21167496A JP H1054856 A JPH1054856 A JP H1054856A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- electric field
- field sensor
- optical waveguide
- modulation
- 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.)
- Pending
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内蔵した光変調器の環境温度変化等による光
学特性の変動を緩和した光電界センサを提供すること。 【解決手段】 電気光学効果を持つ光学結晶基板１上に
光導波路２とこの光導波路の近傍に位置した二つの変調
用電極３とを設ける。変調用電極３に接続したアンテナ
エレメントには電界の変化によって電圧が誘起される。
この電圧を変調用電極間に印加し、光導波路を通る光の
変化により電界を検出する。さらに変調用電極間にはこ
れらを互いに短絡させた抵抗素子５を備える。この抵抗
素子とアンテナエレメントとは互いに交差する方向にの
びていることが好ましい。
学特性の変動を緩和した光電界センサを提供すること。 【解決手段】 電気光学効果を持つ光学結晶基板１上に
光導波路２とこの光導波路の近傍に位置した二つの変調
用電極３とを設ける。変調用電極３に接続したアンテナ
エレメントには電界の変化によって電圧が誘起される。
この電圧を変調用電極間に印加し、光導波路を通る光の
変化により電界を検出する。さらに変調用電極間にはこ
れらを互いに短絡させた抵抗素子５を備える。この抵抗
素子とアンテナエレメントとは互いに交差する方向にの
びていることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＭＣ測定（ノイ
ズ測定）に代表される、放射電磁波等の電界強度を測定
するために用いる、光電界センサに関するものである。
ズ測定）に代表される、放射電磁波等の電界強度を測定
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】光電界センサを構成する光変調器は、例
えば、電気光学効果を持つ光学結晶基板上に、入射光を
２分岐した後に合波させる構造の光導波路を形成し、分
岐された２本のそれぞれの光導波路近傍に変調用電極を
配置した構造を有している。自然または強制発生した電
界は、アンテナ部を通して電圧として変調用電極に印加
され、光導波路を伝搬する光に電気光学効果によって位
相変調を起こさせる。この後に合波された出力光は、干
渉して強度変調を起こすため、電界の強さに応じた光強
度を得られる。
えば、電気光学効果を持つ光学結晶基板上に、入射光を
２分岐した後に合波させる構造の光導波路を形成し、分
岐された２本のそれぞれの光導波路近傍に変調用電極を
配置した構造を有している。自然または強制発生した電
界は、アンテナ部を通して電圧として変調用電極に印加
され、光導波路を伝搬する光に電気光学効果によって位
相変調を起こさせる。この後に合波された出力光は、干
渉して強度変調を起こすため、電界の強さに応じた光強
度を得られる。
【０００３】上述した出力光の光強度は、横軸に印加電
圧、縦軸に出力光の光強度をとると、三角関数となる。
光電界センサに使用する光変調器は、変調用電極への印
加電圧が０Ｖの時に出力光の光強度が最大値と最小値の
中点に近い位置にあるものであることが望ましい。この
ような光学バイアス位置にあれば微少な電圧変化も光強
度の変化として顕著に現れるため、光電界センサの感度
向上にもつながる。
圧、縦軸に出力光の光強度をとると、三角関数となる。
光電界センサに使用する光変調器は、変調用電極への印
加電圧が０Ｖの時に出力光の光強度が最大値と最小値の
中点に近い位置にあるものであることが望ましい。この
ような光学バイアス位置にあれば微少な電圧変化も光強
度の変化として顕著に現れるため、光電界センサの感度
向上にもつながる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光電界センサに内蔵す
る光変調器は、ＬｉＮｂＯ3 結晶基板が多く用いられて
いる。このＬｉＮｂＯ3 結晶基板は、焦電気効果を有
し、外部環境温度変化や変調用電極間に蓄積する電荷に
よって、その屈折率を変化させてしまうため、前述の光
学バイアス位置を変動させてしまう。つまり、見た目に
変調用電極にＤＣ電圧が印加されたような特性を示すよ
うになる。このような光学バイアス位置の変動は、前述
したとおり光電界センサの感度を劣化また不安定にさせ
るだけでなく、発生する電荷が不安定であるため、測定
中でもその変動は収まらず、正確な電界強度測定はでき
なくなる。
る光変調器は、ＬｉＮｂＯ3 結晶基板が多く用いられて
いる。このＬｉＮｂＯ3 結晶基板は、焦電気効果を有
し、外部環境温度変化や変調用電極間に蓄積する電荷に
よって、その屈折率を変化させてしまうため、前述の光
学バイアス位置を変動させてしまう。つまり、見た目に
変調用電極にＤＣ電圧が印加されたような特性を示すよ
うになる。このような光学バイアス位置の変動は、前述
したとおり光電界センサの感度を劣化また不安定にさせ
るだけでなく、発生する電荷が不安定であるため、測定
中でもその変動は収まらず、正確な電界強度測定はでき
なくなる。
【０００５】このため、基板表面に導電膜を形成する方
法が考えられるが、光導波路の近傍の変調用電極部に直
接導電膜が形成されることにより、周波数共振や、低周
波数での測定ができないことがある。
法が考えられるが、光導波路の近傍の変調用電極部に直
接導電膜が形成されることにより、周波数共振や、低周
波数での測定ができないことがある。
【０００６】また、光電界センサの共振回路を取り付け
る場合、通常は変調用電極の引き出し部分からリード線
を引き出し、その上で電子部品を配置して共振回路を設
置していた。これを直接光変調器に取り付けると、電界
を乱す原因となる。
る場合、通常は変調用電極の引き出し部分からリード線
を引き出し、その上で電子部品を配置して共振回路を設
置していた。これを直接光変調器に取り付けると、電界
を乱す原因となる。
【０００７】それ故に本発明の課題は、内蔵した光変調
器の環境温度変化等による光学特性の変動を緩和した光
電界センサを提供することにある。
器の環境温度変化等による光学特性の変動を緩和した光
電界センサを提供することにある。
【０００８】本発明の具体的な課題は、光変調器の変調
用電極間に生じる電位を中和できる光電界センサを提供
することにある。
用電極間に生じる電位を中和できる光電界センサを提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気光
学効果を持つ光学結晶基板上に光導波路と該光導波路の
近傍に位置した二つの変調用電極とを設け、電界の変化
によって誘起された電圧を前記二つの変調用電極間に印
加し、前記光導波路を通る光の変化により前記電界を検
出する光電界センサにおいて、前記二つの変調用電極を
互いに短絡させた電子部品を備えたことを特徴とする光
電界センサが得られる。
学効果を持つ光学結晶基板上に光導波路と該光導波路の
近傍に位置した二つの変調用電極とを設け、電界の変化
によって誘起された電圧を前記二つの変調用電極間に印
加し、前記光導波路を通る光の変化により前記電界を検
出する光電界センサにおいて、前記二つの変調用電極を
互いに短絡させた電子部品を備えたことを特徴とする光
電界センサが得られる。
【００１０】前記電子部品は、抵抗素子、コンデンサ、
及びコイルのうちの少なくとも一つを含むことが好まし
い。
及びコイルのうちの少なくとも一つを含むことが好まし
い。
【００１１】さらに前記電圧を誘起するためのアンテナ
エレメントを含み、前記電子部品と前記アンテナエレメ
ントとは互いに交差する方向にのびているとよい。
エレメントを含み、前記電子部品と前記アンテナエレメ
ントとは互いに交差する方向にのびているとよい。
【００１２】前記電子部品と前記アンテナエレメントと
は互いに平行な方向にのびていてもよい。
は互いに平行な方向にのびていてもよい。
【００１３】前記アンテナエレメントは前記二つの変調
用電極に接続され、さらに前記光導波路の一端にレーザ
光源を接続するための入力光ファイバと、前記光導波路
の他端に出力光ファイバを介して接続された光検出器と
を含むことは好ましい。
用電極に接続され、さらに前記光導波路の一端にレーザ
光源を接続するための入力光ファイバと、前記光導波路
の他端に出力光ファイバを介して接続された光検出器と
を含むことは好ましい。
【００１４】前記光導波路の近傍に位置し前記二つの変
調用電極間を容量結合した容量結合手段を備えることも
好ましい。
調用電極間を容量結合した容量結合手段を備えることも
好ましい。
【００１５】
【作用】この光電界センサによると、環境変化等により
光学結晶基板の結晶表面にたまる電荷を結晶軸方向に短
絡させて中和させることができる。
光学結晶基板の結晶表面にたまる電荷を結晶軸方向に短
絡させて中和させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る光電界センサを示す。この光電界センサを製造手
順にしたがって説明する。
に係る光電界センサを示す。この光電界センサを製造手
順にしたがって説明する。
【００１７】まず電気光学効果をもつＬｉＮｂＯ3 基板
（Ｘ板）よりなる光学結晶基板１上にＴｉを熱拡散して
左右方向、即ち、第１の方向にのびた光導波路２を作製
する。この光導波路２は左端近傍で分岐しかつ右端近傍
で合流するようなパターン、即ち、分岐干渉型光導波路
に形成する。さらに光学結晶基板１上には、光導波路２
の分岐後合流するまでの間の部分の近傍に二つの変調用
電極３と、これらの変調用電極３間を容量結合した複数
の容量結合素子４とを形成する。こうしてマッハツェン
ダー形光干渉計と同等の構成を得る。ここで二つの変調
用電極３はいずれも、光導波路２の中央部分に対応する
位置にある。
（Ｘ板）よりなる光学結晶基板１上にＴｉを熱拡散して
左右方向、即ち、第１の方向にのびた光導波路２を作製
する。この光導波路２は左端近傍で分岐しかつ右端近傍
で合流するようなパターン、即ち、分岐干渉型光導波路
に形成する。さらに光学結晶基板１上には、光導波路２
の分岐後合流するまでの間の部分の近傍に二つの変調用
電極３と、これらの変調用電極３間を容量結合した複数
の容量結合素子４とを形成する。こうしてマッハツェン
ダー形光干渉計と同等の構成を得る。ここで二つの変調
用電極３はいずれも、光導波路２の中央部分に対応する
位置にある。
【００１８】さらに二つの変調用電極３間にこれらを短
絡させるように電子部品のひとつである抵抗素子５を接
続する。ここで抵抗素子５は第１の方向に直交する第２
の方向にのびた姿勢にされている。
絡させるように電子部品のひとつである抵抗素子５を接
続する。ここで抵抗素子５は第１の方向に直交する第２
の方向にのびた姿勢にされている。
【００１９】このようにして作製した光変調器をパッケ
ージする。さらに光導波路２の一端にレーザ光源６を接
続するための入射測定偏波光ファイバ（入力光ファイ
バ）７を接続する。また光導波路２の他端に出射側シン
グルモード光ファイバ（出力光ファイバ）８を介して光
検出器９を接続する。
ージする。さらに光導波路２の一端にレーザ光源６を接
続するための入射測定偏波光ファイバ（入力光ファイ
バ）７を接続する。また光導波路２の他端に出射側シン
グルモード光ファイバ（出力光ファイバ）８を介して光
検出器９を接続する。
【００２０】そして二つの変調用電極３に、自然又は強
制発生する電界の変化によって電圧を誘起するアンテナ
エレメント１１をリード線１２を介して接続する。ここ
でアンテナエレメント１１の延在方向を第２の方向に合
わせる。したがって抵抗素子５とアンテナエレメント１
１とは互いに平行方向にのびた姿勢にある。
制発生する電界の変化によって電圧を誘起するアンテナ
エレメント１１をリード線１２を介して接続する。ここ
でアンテナエレメント１１の延在方向を第２の方向に合
わせる。したがって抵抗素子５とアンテナエレメント１
１とは互いに平行方向にのびた姿勢にある。
【００２１】図２は本発明の第２の実施の形態に係る光
電界センサを示す。この光電界センサを製造手順にした
がって説明する。
電界センサを示す。この光電界センサを製造手順にした
がって説明する。
【００２２】まず電気光学効果をもつＬｉＮｂＯ3 基板
（Ｘ板）よりなる光学結晶基板１上にＴｉを熱拡散して
左右方向、即ち、第１の方向にのびた光導波路２を作製
する。この光導波路２は左端近傍で分岐しかつ右端近傍
で合流するようなパターン、即ち、分岐干渉型光導波路
に形成する。さらに光学結晶基板１上には、光導波路２
の分岐後合流するまでの間の部分の近傍に二つの変調用
電極３と、これらの変調用電極３間を容量結合した複数
の容量結合素子４とを形成する。こうしてマッハツェン
ダー形光干渉計と同等の構成を得る。ここで二つの変調
用電極３は光導波路２の左右端近傍に夫々対応する位置
にある。
（Ｘ板）よりなる光学結晶基板１上にＴｉを熱拡散して
左右方向、即ち、第１の方向にのびた光導波路２を作製
する。この光導波路２は左端近傍で分岐しかつ右端近傍
で合流するようなパターン、即ち、分岐干渉型光導波路
に形成する。さらに光学結晶基板１上には、光導波路２
の分岐後合流するまでの間の部分の近傍に二つの変調用
電極３と、これらの変調用電極３間を容量結合した複数
の容量結合素子４とを形成する。こうしてマッハツェン
ダー形光干渉計と同等の構成を得る。ここで二つの変調
用電極３は光導波路２の左右端近傍に夫々対応する位置
にある。
【００２３】さらに二つの変調用電極３間にこれらを短
絡させるように抵抗素子５を接続する。ここで抵抗素子
５は前述した第１の方向及び第２の方向のいずれにも交
差する第３の方向にのびた姿勢にされている。
絡させるように抵抗素子５を接続する。ここで抵抗素子
５は前述した第１の方向及び第２の方向のいずれにも交
差する第３の方向にのびた姿勢にされている。
【００２４】このようにして作製した光変調器をパッケ
ージする。さらに光導波路２の一端にレーザ光源６を接
続するための入射測定偏波光ファイバ（入力光ファイ
バ）７を接続する。また光導波路２の他端に出射側シン
グルモード光ファイバ（出力光ファイバ）８を介して光
検出器９を接続する。
ージする。さらに光導波路２の一端にレーザ光源６を接
続するための入射測定偏波光ファイバ（入力光ファイ
バ）７を接続する。また光導波路２の他端に出射側シン
グルモード光ファイバ（出力光ファイバ）８を介して光
検出器９を接続する。
【００２５】そして二つの変調用電極３に、自然又は強
制発生する電界の変化によって電圧を誘起するアンテナ
エレメント１１をリード線１２を介して接続する。ここ
でアンテナエレメント１１の延在方向を前述した第２の
方向に合わせる。したがって抵抗素子５とアンテナエレ
メント１１とは互いに交差する方向にのびた姿勢にあ
る。
制発生する電界の変化によって電圧を誘起するアンテナ
エレメント１１をリード線１２を介して接続する。ここ
でアンテナエレメント１１の延在方向を前述した第２の
方向に合わせる。したがって抵抗素子５とアンテナエレ
メント１１とは互いに交差する方向にのびた姿勢にあ
る。
【００２６】図１又は図２の光電界センサによると、電
界の変化によってアンテナエレメント１１に誘起された
電圧は二つの変調用電極３間に印加され、光導波路２の
分岐部分を通る光に電気光学効果によって位相変調を起
こさせる。この後に合波された出力光は、干渉して強度
変調を起こすため、電界の強さに応じた光強度を得られ
る。即ち、光強度の変化により電界が検出される。
界の変化によってアンテナエレメント１１に誘起された
電圧は二つの変調用電極３間に印加され、光導波路２の
分岐部分を通る光に電気光学効果によって位相変調を起
こさせる。この後に合波された出力光は、干渉して強度
変調を起こすため、電界の強さに応じた光強度を得られ
る。即ち、光強度の変化により電界が検出される。
【００２７】作製された光電界センサを電波暗室内で３
ｍ測定を行い、出力される電界のふらつきを測定する
と、図１の光電界センサは通常測定条件下（２３±３
℃）で感度変動が±３ｄＢであったが、図２の光電界セ
ンサは同じ条件下で感度変動が±１ｄＢ以内の結果が得
られた。因みに、抵抗素子を装着しない光電界センサは
感度０まで変動した。
ｍ測定を行い、出力される電界のふらつきを測定する
と、図１の光電界センサは通常測定条件下（２３±３
℃）で感度変動が±３ｄＢであったが、図２の光電界セ
ンサは同じ条件下で感度変動が±１ｄＢ以内の結果が得
られた。因みに、抵抗素子を装着しない光電界センサは
感度０まで変動した。
【００２８】なお上述では電子部品として抵抗素子を使
用しているが、その代わりにコンデンサ又はコイルが使
用されてもよい。またこれらの電子部品が複合的に使用
されてもよい。
用しているが、その代わりにコンデンサ又はコイルが使
用されてもよい。またこれらの電子部品が複合的に使用
されてもよい。
【００２９】また図２では抵抗素子５とアンテナエレメ
ント１１とを互いに交差する方向にのびた姿勢にしてい
るが、特別な例として、これらを互いに直交する方向に
のびた姿勢にすることは好ましい。
ント１１とを互いに交差する方向にのびた姿勢にしてい
るが、特別な例として、これらを互いに直交する方向に
のびた姿勢にすることは好ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光電
界センサでは、光学結晶基板中に生じた電荷を結晶軸方
向に短絡させて中和させることが可能になるため、温度
環境の変化によって光学バイアス点の変動を大幅に低減
し、測定信頼性を向上できる。
界センサでは、光学結晶基板中に生じた電荷を結晶軸方
向に短絡させて中和させることが可能になるため、温度
環境の変化によって光学バイアス点の変動を大幅に低減
し、測定信頼性を向上できる。
【００３１】また光導波路の近傍の変調用電極に直接導
電膜を形成する必要がないため、余分な周波数特性を極
力抑えることが可能になる。
電膜を形成する必要がないため、余分な周波数特性を極
力抑えることが可能になる。
【００３２】さらに光変調器上に共振回路を内蔵するこ
とも可能になるため、小型化及びコストダウンが実現で
きる。
とも可能になるため、小型化及びコストダウンが実現で
きる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光電界センサ
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光電界センサ
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【符号の説明】 １ 光学結晶基板 ２ 光導波路 ３ 変調用電極 ４ 容量結合素子 ５ 抵抗素子 ６ レーザ光源 ７ 入力光ファイバ ８ 出力光ファイバ ９ 光検出器 １１ アンテナエレメント １２ リード線
Claims (6)
- 【請求項１】 電気光学効果を持つ光学結晶基板上に光
導波路と該光導波路の近傍に位置した二つの変調用電極
とを設け、電界の変化によって誘起された電圧を前記二
つの変調用電極間に印加し、前記光導波路を通る光の変
化により前記電界を検出する光電界センサにおいて、前
記二つの変調用電極を互いに短絡させた電子部品を備え
たことを特徴とする光電界センサ。 - 【請求項２】 前記電子部品は、抵抗素子、コンデン
サ、及びコイルのうちの少なくとも一つを含む請求項１
記載の光電界センサ。 - 【請求項３】 前記電圧を誘起するためのアンテナエレ
メントを含み、前記電子部品と前記アンテナエレメント
とは互いに交差する方向にのびている請求項１記載の光
電界センサ。 - 【請求項４】 前記電圧を誘起するためのアンテナエレ
メントを含み、前記電子部品と前記アンテナエレメント
とは互いに平行な方向にのびている請求項１記載の光電
界センサ。 - 【請求項５】 前記二つの変調用電極に接続されたアン
テナエレメントと、前記光導波路の一端にレーザ光源を
接続するための入力光ファイバと、前記光導波路の他端
に出力光ファイバを介して接続された光検出器とを含む
請求項１−４のいずれかに記載の光電界センサ。 - 【請求項６】 前記光導波路の近傍に位置し前記二つの
変調用電極間を容量結合した容量結合手段を備えた請求
項１−５のいずれかに記載の光電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21167496A JPH1054856A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 光電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21167496A JPH1054856A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 光電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054856A true JPH1054856A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16609723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21167496A Pending JPH1054856A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 光電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1054856A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| CN107703373A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-16 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种宽频电场测量的装置 |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP21167496A patent/JPH1054856A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
| CN107703373A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-16 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种宽频电场测量的装置 |
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Legal Events
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