JPS58137768A - 光電圧電界センサ - Google Patents
光電圧電界センサInfo
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- JPS58137768A JPS58137768A JP57020219A JP2021982A JPS58137768A JP S58137768 A JPS58137768 A JP S58137768A JP 57020219 A JP57020219 A JP 57020219A JP 2021982 A JP2021982 A JP 2021982A JP S58137768 A JPS58137768 A JP S58137768A
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Links
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000005697 Pockels effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
- G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はポッケルス効果を利用した光電圧・電界セン
サに関するものである。
サに関するものである。
従来この種の装嵌として第１図に示すものかあった。第
１図において、（１）＋ｉ光隙、（２）は光ファイバ、
（３）は光センサ、（４）はマイクロレンス、（５ａ）
。
１図において、（１）＋ｉ光隙、（２）は光ファイバ、
（３）は光センサ、（４）はマイクロレンス、（５ａ）
。
（５ｂ）はＹカットのリチウムタンタレート（ＬｉＴａ
０３）でそれぞ口の２軸は９０°ずらして貼υ合わさ口
ており、（６ａ）、 （６ｂ）、 （６ｅ）は透明電極
、（７ａ）は偏光子、（８ａ）は１／４波長板、（９）
は恢光子、叫は受光器である。
０３）でそれぞ口の２軸は９０°ずらして貼υ合わさ口
ており、（６ａ）、 （６ｂ）、 （６ｅ）は透明電極
、（７ａ）は偏光子、（８ａ）は１／４波長板、（９）
は恢光子、叫は受光器である。
次に動作について説明する。光鯵（１）から出射された
光は、光ファイバ（２）によって光センサ（３）に導び
か口る。光センサ（３）では光ファイバ（２）から出射
さ口た光がマイクロレンズ（４）で平行光線に変換され
、偏光子（７ａ）で直線偏光にさｎる。（６ｂ）を共通
として（６！Ｌ）、 （６ｃ）に同一の電圧が印加され
ている場合、入射直線偏光波は（５ａ）、 （５ｂ）の
ＬｉＴａＯ３を通過後、ポッケルス効果によ多主要振動
方向に印加−圧の大きさに応じた位相差Δφを生じ、直
線偏光から楕円偏光に笈わる。この位相差Δφは（５ａ
）によるものΔφａと（５ｂ）によるものΔφｂとに分
けら第１、光の波長λ、ＬｉＴａＯ３の２＠方向の屈折
率ｎｅｓｘ＠方向の屈折率ｎｏ、ＬｉＴａＯ３の光路の
長さｌ、ポッケルス定数ｒ４、印加電圧をＶとすると、
２π Δφａ＝→ｎ ｏ −ｎ ｅ ） ｌ＋−ｎ Ｏ”ｒ２
２Ｖ ・・・０式％式％ Δφｂ＝ −−（ｎ ｏ−ｎ ｅ ） ！ ＋−ｎ ０
３ｒ２２Ｖ ・−■式λ
人 Δφ＝Δφａ ＋ ｊφｂ ＝ −ｎ ０３ｒ２２Ｖ
＋＋＋■式で表わさ口、■式、■式の右辺第１
項の自然複屈折による位相差は相殺烙ｌる。この楕円偏
光は１７４波長板（８ａ）で光学的バイアスがかけら口
た恢検光子（９）で強度変調され、マイクロレンズ（４
）、光ファイバ（２）を通って受光器ＱＯで光−５変換
嘔ｎる。
光は、光ファイバ（２）によって光センサ（３）に導び
か口る。光センサ（３）では光ファイバ（２）から出射
さ口た光がマイクロレンズ（４）で平行光線に変換され
、偏光子（７ａ）で直線偏光にさｎる。（６ｂ）を共通
として（６！Ｌ）、 （６ｃ）に同一の電圧が印加され
ている場合、入射直線偏光波は（５ａ）、 （５ｂ）の
ＬｉＴａＯ３を通過後、ポッケルス効果によ多主要振動
方向に印加−圧の大きさに応じた位相差Δφを生じ、直
線偏光から楕円偏光に笈わる。この位相差Δφは（５ａ
）によるものΔφａと（５ｂ）によるものΔφｂとに分
けら第１、光の波長λ、ＬｉＴａＯ３の２＠方向の屈折
率ｎｅｓｘ＠方向の屈折率ｎｏ、ＬｉＴａＯ３の光路の
長さｌ、ポッケルス定数ｒ４、印加電圧をＶとすると、
２π Δφａ＝→ｎ ｏ −ｎ ｅ ） ｌ＋−ｎ Ｏ”ｒ２
２Ｖ ・・・０式％式％ Δφｂ＝ −−（ｎ ｏ−ｎ ｅ ） ！ ＋−ｎ ０
３ｒ２２Ｖ ・−■式λ
人 Δφ＝Δφａ ＋ ｊφｂ ＝ −ｎ ０３ｒ２２Ｖ
＋＋＋■式で表わさ口、■式、■式の右辺第１
項の自然複屈折による位相差は相殺烙ｌる。この楕円偏
光は１７４波長板（８ａ）で光学的バイアスがかけら口
た恢検光子（９）で強度変調され、マイクロレンズ（４
）、光ファイバ（２）を通って受光器ＱＯで光−５変換
嘔ｎる。
この電気出力を測定すれは被測定−圧または電界を測定
することができる。
することができる。
従来の光９Ｉ！Ｌｌ＋：・電界センサは以上のようにｍ
ａされており、理論的には前記自然複屈折の温度特性に
よるセンサの温Ｐｉ特性は除去さｎるが、実際には（５
ａ）、 （５ｂ）の光学的特性を全く等しくできない。
ａされており、理論的には前記自然複屈折の温度特性に
よるセンサの温Ｐｉ特性は除去さｎるが、実際には（５
ａ）、 （５ｂ）の光学的特性を全く等しくできない。
あるいは（５１Ｌ）、 （ａｂ）の２軸を正確に９０°
ずらして貼シ合わせることが不可能等の問題があり、実
用上必要なセンサの温度特性を確保できないという欠点
があった。
ずらして貼シ合わせることが不可能等の問題があり、実
用上必要なセンサの温度特性を確保できないという欠点
があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、１つのポッケルス素子を用いるこ
とによって（５ａ）、 （５ｂ）に相当する素子の光学
的特性のばらつきを極力小さくし、また素子の２軸を９
０°すらして貼シ合わせることもなくし、さらにポッケ
ルス素子の一端に透過光の位相を９０度ずらす第１の１
／４波長板と光を反射するためのプリズムを設け、かつ
１イーの偏光プリズムに輪光子、恢光子を兼用させるこ
とにより自然複屈折のない温度特性の良好な小型の光亀
田・電界センサを提供することを目的としている。
めになされたもので、１つのポッケルス素子を用いるこ
とによって（５ａ）、 （５ｂ）に相当する素子の光学
的特性のばらつきを極力小さくし、また素子の２軸を９
０°すらして貼シ合わせることもなくし、さらにポッケ
ルス素子の一端に透過光の位相を９０度ずらす第１の１
／４波長板と光を反射するためのプリズムを設け、かつ
１イーの偏光プリズムに輪光子、恢光子を兼用させるこ
とにより自然複屈折のない温度特性の良好な小型の光亀
田・電界センサを提供することを目的としている。
以下この発明の一実施例を第２図について説明する１、
第２図において（５）はＹカットのＬｉＴａＯ３、（６
’ａ）、 （６ｂ）は（５）のＬｉＴａＯ３に電圧を印
加するための透明電極、（７ｂ）は偏光子、検光子を兼
ねる偏光プリズムで、こむでは偏光ビームスプリッタ、
（８ａ）は光学的バイアスをかけるための第２の１／４
波長教、（８ｂ）は透過光の位相を９０ｉずらずための
第１の１７４波長板、αυは入射光の偏光状態が保持さ
ｎるように設計されたプリズムでアシ、その他の物は第
１図と同じ物を表わしている。なお、上ｄピプリズムは
、光の光路を変換させるためのもので串なる研磨面でも
研磨向に金属膜や誘電体多−膜を蒸着したものでも、光
の偏光特性を保持するように作成さ口ていｎはよい。
第２図において（５）はＹカットのＬｉＴａＯ３、（６
’ａ）、 （６ｂ）は（５）のＬｉＴａＯ３に電圧を印
加するための透明電極、（７ｂ）は偏光子、検光子を兼
ねる偏光プリズムで、こむでは偏光ビームスプリッタ、
（８ａ）は光学的バイアスをかけるための第２の１／４
波長教、（８ｂ）は透過光の位相を９０ｉずらずための
第１の１７４波長板、αυは入射光の偏光状態が保持さ
ｎるように設計されたプリズムでアシ、その他の物は第
１図と同じ物を表わしている。なお、上ｄピプリズムは
、光の光路を変換させるためのもので串なる研磨面でも
研磨向に金属膜や誘電体多−膜を蒸着したものでも、光
の偏光特性を保持するように作成さ口ていｎはよい。
次に本発明の一実施例による動作について説明する。光
源（１）から出射さ口た光は、光ファイバ（２）によっ
て光センサ（３）に導ひかｎる。光センサ（３）でハ、
光ファイバ（２）から出射さｎた光がマイクロレンズ（
４）で平行光線に変換され、偏光ビームスプリッタ（７
ｂ）で直線倫光波にされる。（６ａ）、 （６ｂ）間に
被測定電圧が印加さｎている場合、入射直線偏光波は（
５）のＬｉＴａＯ３を通過後ポッケルス効果により主要
振動方向に印加重、圧の大きさに応じた位相差Δφａを
生じ、直線偏光から楕円偏光に変わる。（５）のＬｉＴ
ａＯ５を通過した光は、１／４波長Ｉ＆（８ｂ） 、プ
リズム例えは反射器を第２図のように反射され、ＬｉＴ
ａＯ３出射時の状態から位相が９０度ずｎた状態で再ひ
（５）のＬｉＴａＯ３に入射する。従ってＬｉＴａＯ３
１１１過後再ひポッケルス効果にょ多位相差Δφｂを生
じ、最終的には（８ａ）の第２の１／４波長板に入射す
るときの位相差は、ｌφａ、Δφｂの和、Δφとなる。
源（１）から出射さ口た光は、光ファイバ（２）によっ
て光センサ（３）に導ひかｎる。光センサ（３）でハ、
光ファイバ（２）から出射さｎた光がマイクロレンズ（
４）で平行光線に変換され、偏光ビームスプリッタ（７
ｂ）で直線倫光波にされる。（６ａ）、 （６ｂ）間に
被測定電圧が印加さｎている場合、入射直線偏光波は（
５）のＬｉＴａＯ３を通過後ポッケルス効果により主要
振動方向に印加重、圧の大きさに応じた位相差Δφａを
生じ、直線偏光から楕円偏光に変わる。（５）のＬｉＴ
ａＯ５を通過した光は、１／４波長Ｉ＆（８ｂ） 、プ
リズム例えは反射器を第２図のように反射され、ＬｉＴ
ａＯ３出射時の状態から位相が９０度ずｎた状態で再ひ
（５）のＬｉＴａＯ３に入射する。従ってＬｉＴａＯ３
１１１過後再ひポッケルス効果にょ多位相差Δφｂを生
じ、最終的には（８ａ）の第２の１／４波長板に入射す
るときの位相差は、ｌφａ、Δφｂの和、Δφとなる。
このΔφａ、Δφｂ、Δφと印加電圧Ｖ等との関係は従
来例の■、■、■式と全く同一となシ、よって自然複屈
折は除去ちれる。この場合従来と違って、１個のＬｉＴ
ａＯ３を便っているため光の往路と僕路の素子の部分の
光学的特性はほとんど同一となり、また第１の１／４波
長板（８ｂ）で光の位相をすらしているため、２枚の素
子を９０°ずらして貼シ合わせる必要もなく、はぼ完全
に複屈折の影響を除くことができる。
来例の■、■、■式と全く同一となシ、よって自然複屈
折は除去ちれる。この場合従来と違って、１個のＬｉＴ
ａＯ３を便っているため光の往路と僕路の素子の部分の
光学的特性はほとんど同一となり、また第１の１／４波
長板（８ｂ）で光の位相をすらしているため、２枚の素
子を９０°ずらして貼シ合わせる必要もなく、はぼ完全
に複屈折の影響を除くことができる。
第２の１７４波長板（８ａ）で光学的バイアスのかけら
ｎた光は、偏光ビームスプリッタ（７ｂ）で強度変調す
れ、マイクロレンズ（４）、光ファイバ（２）を通って
受光器αＱで光眠変換される。この勤、気出力を測定す
れは被測定電圧を測定することができる。
ｎた光は、偏光ビームスプリッタ（７ｂ）で強度変調す
れ、マイクロレンズ（４）、光ファイバ（２）を通って
受光器αＱで光眠変換される。この勤、気出力を測定す
れは被測定電圧を測定することができる。
なお、上記実施例ではポッケルス素子としてＬｉＴａＯ
３を例にとシ説明したが、リチウムナイオベ−ト（Ｌｌ
Ｎｂｏ、）等の他の一軸晶系の材料、あるいは他の結晶
系の材料を用いた場合にも適用できる。
３を例にとシ説明したが、リチウムナイオベ−ト（Ｌｌ
Ｎｂｏ、）等の他の一軸晶系の材料、あるいは他の結晶
系の材料を用いた場合にも適用できる。
例えはＢ１Ｈ８１０２６、Ｂ１１ｐ＋３０２（１、Ｂｉ
１２Ｔ１０２ｇ のような施光性を有する立方晶系のポ
ッケルス素子に適用すｔしは、旌光性による偏光面の回
転特性や温度特性を袖償できる。
１２Ｔ１０２ｇ のような施光性を有する立方晶系のポ
ッケルス素子に適用すｔしは、旌光性による偏光面の回
転特性や温度特性を袖償できる。
また、上記実施例では第２の１／４波長板（８ａ）を検
光子（偏光ビームスプリッタ）の削に置いたか、偏光子
（偏光ビームスプリッタ）の後でもよい。
光子（偏光ビームスプリッタ）の削に置いたか、偏光子
（偏光ビームスプリッタ）の後でもよい。
（第２図においてＬｉＴａ０ｓ（５）の下半分に第２の
１．／４波長板（８ａ）が付いているか上半分でもよい
。）さらに、上記実施例では、（７ｂ）の偏光ビームス
プリッタまたは偏光プリズムからの反射光を出射光とし
て利用しているが、第８図のように透過光を利用しても
よい。
１．／４波長板（８ａ）が付いているか上半分でもよい
。）さらに、上記実施例では、（７ｂ）の偏光ビームス
プリッタまたは偏光プリズムからの反射光を出射光とし
て利用しているが、第８図のように透過光を利用しても
よい。
以上のように、この発明によれは、第１の１．／４肢長
根とプリズムを用いて、ポッケルス素子中を光を往復さ
せることによって自然複屈折を除去しまた偏光プリズム
に偏光子、検光子を兼ねさせることによシ、温度特性の
艮好な小型の光斃圧・−界センサを得ることかできる。
根とプリズムを用いて、ポッケルス素子中を光を往復さ
せることによって自然複屈折を除去しまた偏光プリズム
に偏光子、検光子を兼ねさせることによシ、温度特性の
艮好な小型の光斃圧・−界センサを得ることかできる。
第１図は従来の光麺圧・麺、界センサの構成図、第２図
はこの発明の一実施例による光電圧・塾、界センサのＪ
／％成図、第８図は他の実施例の構成図である。 図において、（１）は光源、（２）は光ファイバ、（３
）は光センサ、（４）はマイクロレンズ、（５）、 （
５ａ）、 （５ｂ）はＬｉＴａＯ３等のポッケルス素子
、（６ａ）、 （６ｂ）、（６ｃ）は透明謝倫、（７ａ
）は偏光子、（７ｂ）は偏光プリズム、（８ａ）、 （
８ｂ）は１／４波長板、（９月ま検光子、０旧よ受光器
、０υはプリズムである。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛 封 信 − 第１図 第３図
はこの発明の一実施例による光電圧・塾、界センサのＪ
／％成図、第８図は他の実施例の構成図である。 図において、（１）は光源、（２）は光ファイバ、（３
）は光センサ、（４）はマイクロレンズ、（５）、 （
５ａ）、 （５ｂ）はＬｉＴａＯ３等のポッケルス素子
、（６ａ）、 （６ｂ）、（６ｃ）は透明謝倫、（７ａ
）は偏光子、（７ｂ）は偏光プリズム、（８ａ）、 （
８ｂ）は１／４波長板、（９月ま検光子、０旧よ受光器
、０υはプリズムである。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛 封 信 − 第１図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１光隙、直線偏光波を得る偏光プリズム、光の進行
方向またはそれと垂直方向に被測定量圧または細光を印
加するポッケルス素子、上記ポッケルス素子の一端に配
置され上記ポッケルス索子を透過した光の位相を９０°
ずらす第１の１７４波長板、光を反射するプリズム、上
記偏光プリズムと上記ポッケルス素子との間に介在さ口
先学的にバイアスを与える第２の１／４波長板、受光器
を備え、上記光源から出射された光を上記偏光プリズム
で直線偏光波に変換し、被測定電圧または驚異が印加さ
れた上記ポッケルス素子を透過させ、上記プリズムを通
して光を再び上記ポッケルス素子に向かわせると共に、
光が上記ポッケルス素子を透過後書ひ上記ポッケルス素
子に達する間に第１の１／４波長板で光の位相を９０°
すらし、上記ポッケルス索子を透過させ上記偏光プリズ
ムに向かわせると共に、上記偏光プリズムでｖｉ線−光
波に変換挟置び上記偏光プリズムに達する開に第２の１
７４波艮根で光学的バイアスをかけ、上記偏光プリズム
で検光し、上記受光器に入射させ、こ口により入射した
光の強さによって上記ポッケルス素子に印加された電圧
または驚異の大きさを測定するようにした光電圧−界セ
ンサ。 （２）偏光プリズムは偏光ビームスプリッタである特許
請求の範囲第１項記載の光電圧箪界センサ。 （３）光の伝送に光ファイバを用いた特許請求の範囲第
１項または第２項記載の光電圧電界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57020219A JPS58137768A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 光電圧電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57020219A JPS58137768A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 光電圧電界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137768A true JPS58137768A (ja) | 1983-08-16 |
Family
ID=12021047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57020219A Pending JPS58137768A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 光電圧電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137768A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159385U (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-23 | 住友電気工業株式会社 | 光学的電力測定装置 |
| EP0293840A2 (en) * | 1987-05-31 | 1988-12-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Voltage detector |
| JPS63300969A (ja) * | 1987-05-31 | 1988-12-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 電圧検出装置 |
| JPS63305258A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 電圧検出装置 |
| US4920310A (en) * | 1987-05-30 | 1990-04-24 | Hamamatsu Photonics Kabushiki Kaisha | Voltage detector |
| EP0682261A2 (de) * | 1994-05-09 | 1995-11-15 | Abb Research Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Ermittlung einer physikalischen Grösse |
-
1982
- 1982-02-09 JP JP57020219A patent/JPS58137768A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159385U (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-23 | 住友電気工業株式会社 | 光学的電力測定装置 |
| US4920310A (en) * | 1987-05-30 | 1990-04-24 | Hamamatsu Photonics Kabushiki Kaisha | Voltage detector |
| EP0293840A2 (en) * | 1987-05-31 | 1988-12-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Voltage detector |
| JPS63300969A (ja) * | 1987-05-31 | 1988-12-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 電圧検出装置 |
| JPS63305258A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 電圧検出装置 |
| EP0682261A2 (de) * | 1994-05-09 | 1995-11-15 | Abb Research Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Ermittlung einer physikalischen Grösse |
| EP0682261A3 (de) * | 1994-05-09 | 1996-12-27 | Abb Research Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Ermittlung einer physikalischen Grösse. |
| US5715058A (en) * | 1994-05-09 | 1998-02-03 | Abb Research Ltd. | Method and device for the optical determination of a physical quantity |
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