JPS58196463A - 光電界測定装置 - Google Patents
光電界測定装置Info
- Publication number
- JPS58196463A JPS58196463A JP57078408A JP7840882A JPS58196463A JP S58196463 A JPS58196463 A JP S58196463A JP 57078408 A JP57078408 A JP 57078408A JP 7840882 A JP7840882 A JP 7840882A JP S58196463 A JPS58196463 A JP S58196463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- electro
- znte
- light
- field measuring
- 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
Links
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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】
本発明は電気光学効果を利用した電界測定装置に係シ、
特に電気光学効果用媒質としてテルル化亜鉛(Zn T
e )またはテルル化カドミウム(Cd Te )を利
用することによシミ界測定装置の測定感度を改善したも
のである。
特に電気光学効果用媒質としてテルル化亜鉛(Zn T
e )またはテルル化カドミウム(Cd Te )を利
用することによシミ界測定装置の測定感度を改善したも
のである。
電気光学効果(ポッケルス効果)を利用した電界測定装
置における電気光学効果用媒質には、従来、主として電
圧測定用として使用されてきたK D P 、 A D
P 、 LiNbO3,LiTaO3などの電気光学
結晶が使用できるが、これらを用いたときは、測定装置
の温度特性が悪く、かつ素子の単位長さ当りの電界測定
感度も悪かった。最近、上記の電気光学結晶のかわりに
、B112SiO□0またはB112GeO2o単結晶
を使用すると温度特性が改善されることが指摘されてい
る(公開特許公報、特開昭56−100364号)。し
かしながら、上記Bi1□S10□0またはBi1□G
e 02゜単結晶を用いた場合も電界の測定感度は素子
の単位長さ当りで小さく、特に低電界での測定に支障を
きたしている。このため素子の長さを長くする試みもな
されたが検出部が大きくなるばかりでなく、結晶の均一
性の問題で温度特性にも悪い影響を与えている。また、
第−表にも示すように、これらの媒質の誘電率Cは大き
く、測定する電界分布をみだすという大きな欠点があり
、正しい電界分布の測定が難しいという問題があった。
置における電気光学効果用媒質には、従来、主として電
圧測定用として使用されてきたK D P 、 A D
P 、 LiNbO3,LiTaO3などの電気光学
結晶が使用できるが、これらを用いたときは、測定装置
の温度特性が悪く、かつ素子の単位長さ当りの電界測定
感度も悪かった。最近、上記の電気光学結晶のかわりに
、B112SiO□0またはB112GeO2o単結晶
を使用すると温度特性が改善されることが指摘されてい
る(公開特許公報、特開昭56−100364号)。し
かしながら、上記Bi1□S10□0またはBi1□G
e 02゜単結晶を用いた場合も電界の測定感度は素子
の単位長さ当りで小さく、特に低電界での測定に支障を
きたしている。このため素子の長さを長くする試みもな
されたが検出部が大きくなるばかりでなく、結晶の均一
性の問題で温度特性にも悪い影響を与えている。また、
第−表にも示すように、これらの媒質の誘電率Cは大き
く、測定する電界分布をみだすという大きな欠点があり
、正しい電界分布の測定が難しいという問題があった。
本発明の目的は、電界の測定感度が大きく、温度特性も
良好でかつ測定電界分布を乱さない光電界測定装置を提
供することにある。
良好でかつ測定電界分布を乱さない光電界測定装置を提
供することにある。
電気光学効果を利用する光電界測定装置における測定感
度は、電気光学結晶のポッケルス係数r。
度は、電気光学結晶のポッケルス係数r。
屈折率nの3乗および結晶に誘起される電界に比例する
。電界中において、結晶に誘起される電界は結晶の誘電
率εに反比例するので、電界測定装置に使用される電気
光学結晶材料の測定感度の大小を(n3r/f)なる量
の大小によって評価することが可能である。
。電界中において、結晶に誘起される電界は結晶の誘電
率εに反比例するので、電界測定装置に使用される電気
光学結晶材料の測定感度の大小を(n3r/f)なる量
の大小によって評価することが可能である。
第1表は、これまで電圧測定用電気光学結晶と通勤いら
れてきた、KDP 、ADP 、LiNbO3゜LiT
aO3,Bi1□SiO2゜、 B1Ge02o、およ
びココテ取上げたZnTe 、 CdTe のボ、ケル
ス係数r、屈折率n、誘電率Cの既報前値(r、nは波
長0.6μm近傍(ただし、CdTeのみ1μm以上)
での、tは100kHz 以下での各測定値:朝食書店
発行レーザへ7ドプツク、 R,E、Aldrich
et al :J、Appl、Phys、 42(19
71) 493 、 I、P、Kaminowet
al : Handbook of La5ers
Sec、15,447参照)およびそれらを用いて計算
した牟を示した。
れてきた、KDP 、ADP 、LiNbO3゜LiT
aO3,Bi1□SiO2゜、 B1Ge02o、およ
びココテ取上げたZnTe 、 CdTe のボ、ケル
ス係数r、屈折率n、誘電率Cの既報前値(r、nは波
長0.6μm近傍(ただし、CdTeのみ1μm以上)
での、tは100kHz 以下での各測定値:朝食書店
発行レーザへ7ドプツク、 R,E、Aldrich
et al :J、Appl、Phys、 42(19
71) 493 、 I、P、Kaminowet
al : Handbook of La5ers
Sec、15,447参照)およびそれらを用いて計算
した牟を示した。
第1表に示したZnTe 、 CdTe はこれまで電
気光学効果を利用した光変調器用材料として取上げられ
てはいたが、電界測定用材料としては取扱われたことは
ない。光変調器、光電圧測定装置と光電界測定装置にお
ける電気光学結晶使用上の本質的な差異は、前者では、
電極材された結晶面間に直接印加される電圧を利用する
のに対し、後者では、電界中に結晶(誘電体)が配置さ
れたときの結晶に誘起される電界を利用することにある
。したがって、前者らにおける動作感度、測定感度は誘
電率には関係せず、後者における測定感度は誘電率の大
小に直接関係し、結晶内の誘起電界が大きくなるように
、誘電率の小さな材料が望まれる。
気光学効果を利用した光変調器用材料として取上げられ
てはいたが、電界測定用材料としては取扱われたことは
ない。光変調器、光電圧測定装置と光電界測定装置にお
ける電気光学結晶使用上の本質的な差異は、前者では、
電極材された結晶面間に直接印加される電圧を利用する
のに対し、後者では、電界中に結晶(誘電体)が配置さ
れたときの結晶に誘起される電界を利用することにある
。したがって、前者らにおける動作感度、測定感度は誘
電率には関係せず、後者における測定感度は誘電率の大
小に直接関係し、結晶内の誘起電界が大きくなるように
、誘電率の小さな材料が望まれる。
第1表に示したごとく、ZnTe 、 CdTe は、
誘電率が10程度と他に比較して小さく測定電界をあま
り乱さず、かつ屈折率も約3と他に比較して犬n”r きいため、(□)の値は、他よりも大きい。したがって
、電界測定装置用の電気光学結晶として使用した際の測
定感度は他に比べ大きい。
誘電率が10程度と他に比較して小さく測定電界をあま
り乱さず、かつ屈折率も約3と他に比較して犬n”r きいため、(□)の値は、他よりも大きい。したがって
、電界測定装置用の電気光学結晶として使用した際の測
定感度は他に比べ大きい。
さらに、ZnTe 、 CdTeは、Bil、 St
O2゜、 Bl、2GeO2゜と同様、等軸晶系に属し
、光学的に等方体であり、複屈折がないため、素子形状
による温度補償の必要がなく、屈折率、誘電率自体の温
度変化も小さい。電気光学定数の温度変化もBl□2S
10□。、 B11□Ge02oと同様小さいことが期
待できるので、電界測定装置用材料としての温度特性も
良好と考えられる。しかし、ZnTe 、 CdTeは
半導体結晶であるため結晶のエネルギーギャップは温度
上昇と共に減少し、その結果エネルギーギヤ。
O2゜、 Bl、2GeO2゜と同様、等軸晶系に属し
、光学的に等方体であり、複屈折がないため、素子形状
による温度補償の必要がなく、屈折率、誘電率自体の温
度変化も小さい。電気光学定数の温度変化もBl□2S
10□。、 B11□Ge02oと同様小さいことが期
待できるので、電界測定装置用材料としての温度特性も
良好と考えられる。しかし、ZnTe 、 CdTeは
半導体結晶であるため結晶のエネルギーギャップは温度
上昇と共に減少し、その結果エネルギーギヤ。
プと密接な関係にある吸収端波長は移動する。このため
ZnTeの吸収端(0,5μm)やCdTe(7)吸収
端(0,8μm)近辺で使用するときには温度による光
吸収の影響をうける。この温度による吸収端の移動量は
200℃で約0.05μm程度である。
ZnTeの吸収端(0,5μm)やCdTe(7)吸収
端(0,8μm)近辺で使用するときには温度による光
吸収の影響をうける。この温度による吸収端の移動量は
200℃で約0.05μm程度である。
このため、電界測定装置に用いる光源の波長は温度変化
の影響をうけないために少なくともそれぞれの光の吸収
端より0.1μm以上長波長側にあることが必要である
。
の影響をうけないために少なくともそれぞれの光の吸収
端より0.1μm以上長波長側にあることが必要である
。
なお、第1表では、電気光学定数rをテンソル成分子4
□l r631 r131 r331 ”filなどで
、屈折率nを常屈折率n。、異常屈折率n0.誘電率C
を軸方向により 1. 、1.で示し、従来、各結晶系
に応じて適当と考えられている代表的な電圧(電界)印
加方向と光の入射方向の組合せに応じて実効的な電気光
学定数r*、屈折率n*および誘電率−を決め、測定感
度も各々に応じて計算し、示している。また第1表でr
cは を意味している。
□l r631 r131 r331 ”filなどで
、屈折率nを常屈折率n。、異常屈折率n0.誘電率C
を軸方向により 1. 、1.で示し、従来、各結晶系
に応じて適当と考えられている代表的な電圧(電界)印
加方向と光の入射方向の組合せに応じて実効的な電気光
学定数r*、屈折率n*および誘電率−を決め、測定感
度も各々に応じて計算し、示している。また第1表でr
cは を意味している。
以下、実施例により、本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の光電界測定装置の構成図である。
光源lとしては、出力が60 mW 、波長O18μm
の発光ダイオードを用い、直径9.6mmのプラスチッ
ククラッド石英光ファイバ2に入射し、検出部Aにレン
ズ3を介して平行に導びいた。電界検出部Aは偏光子4
、電気光学結晶5、ウォラストンプリズム6よりなり、
偏光子4の光の振動方向(直線偏光の向き)とウォラス
トンプリズム6の主軸が45°に相対するように設定さ
れている。
の発光ダイオードを用い、直径9.6mmのプラスチッ
ククラッド石英光ファイバ2に入射し、検出部Aにレン
ズ3を介して平行に導びいた。電界検出部Aは偏光子4
、電気光学結晶5、ウォラストンプリズム6よりなり、
偏光子4の光の振動方向(直線偏光の向き)とウォラス
トンプリズム6の主軸が45°に相対するように設定さ
れている。
電気光学結晶5の外形は、約5mm×5mm X5mm
の立方体状で、(110)、(tTo)、(001)面
を有し、(liO)面を光の入出射面とすべく鏡面仕上
げとしである。電気光学結晶5の材料として、Zn T
eおよびBi1□SiO2゜を取上げ、同一形状にて、
その電界測定感度の相対比較を行った。
の立方体状で、(110)、(tTo)、(001)面
を有し、(liO)面を光の入出射面とすべく鏡面仕上
げとしである。電気光学結晶5の材料として、Zn T
eおよびBi1□SiO2゜を取上げ、同一形状にて、
その電界測定感度の相対比較を行った。
電界は、平行平板電極をl cm隔て、最大1 kVま
で商用周波数(50Hz)で、結晶の(110)方向に
印加した。ウォラストンプリズムは入射光を2つの直線
偏光に分離するためで、レンズ3−1゜3−2で再び収
光し、光ファイバ2−1.2−2)こ入射した。それぞ
れの出力をPINフォトダイオード7−1.7−2で検
出し、電気的な演算回なる計算を行い、印加電界強度と
出力Sの相関を調べた。電界は第1図の矢Eの方向に印
加した。
で商用周波数(50Hz)で、結晶の(110)方向に
印加した。ウォラストンプリズムは入射光を2つの直線
偏光に分離するためで、レンズ3−1゜3−2で再び収
光し、光ファイバ2−1.2−2)こ入射した。それぞ
れの出力をPINフォトダイオード7−1.7−2で検
出し、電気的な演算回なる計算を行い、印加電界強度と
出力Sの相関を調べた。電界は第1図の矢Eの方向に印
加した。
第2図に、電気光学結晶5をZn TeおよびB112
St O□。としたときの測定結果を比較して示す。
St O□。としたときの測定結果を比較して示す。
第2図をみると、 ZnTeを用いた場合はBi 12
StO2oを用いた場合に比べ測定感度が5倍以上大き
い。これは第1表を用いて説明した内容にはy合致して
いる。
StO2oを用いた場合に比べ測定感度が5倍以上大き
い。これは第1表を用いて説明した内容にはy合致して
いる。
さらに、−10〜+50℃の温度範囲で測定値の温度変
化を測定したところ、その変化は±3チ以下であった。
化を測定したところ、その変化は±3チ以下であった。
すなわち、ZnTeの温度安定性は、Bi128102
゜と同程度であり、KDP 、ADP 。
゜と同程度であり、KDP 、ADP 。
Li NbO3,Li TaO3などと比べ優れている
ことが明らかである。
ことが明らかである。
本実施例では、ZnTeのみB112SiO2゜と比べ
て取り上げたが、第1表で明らかなごとく、CdTeも
、透過波長域、結晶の毒性などで問題はあるが、測定感
度についてはZn Te以上で、さらに温度特性もZn
Teと同程度良好である。
て取り上げたが、第1表で明らかなごとく、CdTeも
、透過波長域、結晶の毒性などで問題はあるが、測定感
度についてはZn Te以上で、さらに温度特性もZn
Teと同程度良好である。
上述のように、本発明によれば、測定感度が犬きく、か
つ温度安定性も良好な光電界測定装置を提供できる効果
がある。
つ温度安定性も良好な光電界測定装置を提供できる効果
がある。
第1図は、本発明の実施例における測定装置の構成図、
第2図は、本発明の一実施例における印加電界と出力の
関係を示すグラフである。 符号の説明 l・・・・・・光源、 2 、2−1 、2−2・・・
・・・光ファイバ、 3 、3−1 、3−2・・・・
・・収光レンズ、4・・・・・・偏光子、5・・・・・
・電気光学結晶、6・・・・・・ウォラストンプリズム
。
第2図は、本発明の一実施例における印加電界と出力の
関係を示すグラフである。 符号の説明 l・・・・・・光源、 2 、2−1 、2−2・・・
・・・光ファイバ、 3 、3−1 、3−2・・・・
・・収光レンズ、4・・・・・・偏光子、5・・・・・
・電気光学結晶、6・・・・・・ウォラストンプリズム
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光源と、電気光学効果を有する媒質を有してなる電
界検出部と、上記検出部からの光を計測する計測部と、
上記光源と検出部および計測部を光学的に結合する光伝
送路とからなる電界測定装置において、上記電気光学効
果を有する媒質として、テルル化亜鉛(Zn Te )
または、テルル化カドミウム(Cd Te )を用いる
ことを特徴とする光電界測定装置。 導体結晶の吸収端波長よシ長波長側に0.1μm以上シ
フトしている事を特徴とする光電界測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57078408A JPS58196463A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 光電界測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57078408A JPS58196463A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 光電界測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58196463A true JPS58196463A (ja) | 1983-11-15 |
Family
ID=13661203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57078408A Pending JPS58196463A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 光電界測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58196463A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996000905A1 (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-11 | University Of Surrey | Optical sensors |
WO2003052431A1 (en) * | 2001-12-18 | 2003-06-26 | Pirelli & C. S.P.A. | Electro-optic semiconductor modulators |
-
1982
- 1982-05-12 JP JP57078408A patent/JPS58196463A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996000905A1 (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-11 | University Of Surrey | Optical sensors |
WO2003052431A1 (en) * | 2001-12-18 | 2003-06-26 | Pirelli & C. S.P.A. | Electro-optic semiconductor modulators |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4631402A (en) | Optical electric-field measuring apparatus | |
US4465969A (en) | Voltage and electric field measuring device using light | |
EP0086373B1 (en) | Magneto-optical converter | |
Li et al. | Optical voltage sensor based on electrooptic crystal multiplier | |
Ogawa et al. | A guided-wave optical electric field sensor with improved temperature stability | |
Chiba et al. | Polarization stabilizer using liquid crystal rotatable waveplates | |
US6285182B1 (en) | Electro-optic voltage sensor | |
JPS58196463A (ja) | 光電界測定装置 | |
US5109189A (en) | Single crystal electro-optic sensor with three-axis measurement capability | |
JPH0137697B2 (ja) | ||
JPH0260985B2 (ja) | ||
JP3235301B2 (ja) | 光電圧センサー | |
Bayvel | Electro-optic coefficient in BSO-type crystals with optical activity measurement and application to sensors | |
JP2580442B2 (ja) | 光電圧センサ | |
Takizawa et al. | Temperature characteristics of a Y-cut Z-propagation LiNbO 3 light modulator for application to polarimeters | |
JPH0237545B2 (ja) | Hikarinyorudenkai*jikaisokuteiki | |
JPH0560818A (ja) | 光方式の電界測定装置 | |
JP3159823B2 (ja) | 光方式の電界測定装置 | |
JP2580443B2 (ja) | 光電圧センサ | |
JPS5928628A (ja) | 光による温度センサ | |
SU1541523A2 (ru) | Устройство дл измерени напр жени | |
JPH02198365A (ja) | 光電圧センサ | |
Heino | Fiber optic high voltage probe | |
McMeekin et al. | A Transverse Electrooptic Phase Modulator. | |
Hong et al. | A Simplified Fiber-Optic In-Line Method to Measure the Electro-Optic Coefficient of Corona Poled Polymers. |