JPS5848863A - 光学的電気量測定器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直交２方向の偏光成分の光強度信号を用いた
光学的電気量測定器に関するものである。

第１図は本発明に係る光学的電気量測定器の一実施例を
示すブロック図である。図において、１は光源で、この
光源にはＨｅ−Ｎｅガスレーザが用いられている。２は
レーザ光を直線偏光とする偏光子、３は測定電圧Ｖによ
る電場が印加される電気光学効果素子である。この電気
光学効果素子はＬｉＮｂＯ３で構成したもので、２軸入
射のものが用いられている。４は入射する直線偏光を円
偏光とする１７４波長板で、波長、角度とも微細々調整
をする為、補償板が用いられている。なお、実施例では
電気光学効果素子３の後段に１７４波長板４が配置され
ているが、この配列順序は逆であってもよい。５は測定
電流１による磁場内に配置された磁気光学効果素子であ
る。６は角度設定の可能な検光子で、この検光子には複
合偏光プリズムが用いられている。７□、７２けそれぞ
れ受光素子である。

上記２〜７の各素子は実施例では第１図の順序で、そし
て光源１のレーザ光がつらぬく様に配列されている。ま
た、電気光学効果素子３の設定角度をθ。、偏光子２の
設定角度を０１．　１７４波長板４の設定角度をθ　検
光子６の設定角度をθ３とすると、２′ これらの設定角度は実施例では第１表の如くしである。

第１表 Ｗ：測定電力 このような配置構成からなｐ１角度。〜θが設３ 定された第１図のブロックをＪｏｎｅｓ行列で表現（角
度単位はｒａｄ　）すると、第２表の如くなる。

第２表 （６） なお、第２表において ０　＝　ＶＮｉ　　　Ｖ　：　Ｖｅｒｄｅ定数Ｎ；定数
光学効果素子内の光路と電 流路の鎖交数 ψ−ｒ・−ｖ　ｒ：電気光学効果定数 ｔ：電気光学効果素子光路長 ｄ：　　　〃　　　　　　厚さ ここで、第１図の構成における偏光の変化をｖ−０，ｉ
ｆｏのとき、Ｖ≠ｏ、ｉ−ｏのとき〜ｖ、ｉす０のとき
の３種の場合について示すと第２図の如くなる。第２図
に示される如（、Ｖ＝Ｏのとき円偏光の偏光面全体が変
化するので、検光子６を通過後も偏波面は変化しない。

また、１−００とき、検光子６には楕円偏光で入るが　
ＱＯ軸の光強度は変化し彦いものとなっている。

次に、第１図に示す構成において、受光素子７□、７□
にはその強度がｉ、　Ｖ、　ｗに応じた光が入射し、そ
して受光素子はその強度に応じた電気信号を出力する。

その電気信号として、 （イ）電流１の測定時における光強度■１は（４） ０−ＶＮｉおよび第２表のＪｏｎｅｓ行列よりθ、４＞
（＜１のとき ニー！−（１−ｓｉｎ２ｏｃｏｓ４ａ）　２　’（１−
２０）１２　　　　　　　２ １＝＋丁−ＶＮｉ　　　　　　　　　　　　　　　　（
１）したがって、受光素子７の出力は一’−−ＶＮｉに
比例２ する。よって、１による変化分が測定電流ｌに比例する
ことになる。

（ロ）　電圧Ｖの測定時における光強度■は■ １測定と同様に０　、Ｘ−べ１とすると、≦−ｒＪｖよ
り、１ １ｖｌ−ｓ＋　（１”　ＱＯＢ　２　Ｑ　・Ｓｉｎ　Ｃ
Ｑ）　臣２　（１”　！’　）ｅ ｔ−−（ｉ＋ｒ丁Ｖ　）（２） となる。よって、Ｖによる変化分が、測定電圧マに比例
する。

（ハ）　電力Ｗの測定時における光強度ＩｗはＩｗ　＝
−！−（１＋ｓｉｎ　２０　ｓｌ、ｎ（・＞　）　Ｑ　
４＋θ冨）２ ＋＝’−＋ＶＮｉ・ｒＬｖ　−！−＋ＶＮｒ’−・ｉｖ
２　　　　ｄ　　　２　　　　ｄ　　　　　　　　（３
）と彦る。

ここで、ｉ、ｖ、ｗ信号に直交する偏波方向の光強度入
射偏波のベクトルの絶対値を１とすることにより、直交
２方向の偏波面の光強度の和は１となる。そこで、第１
図に示す検光子６の角度を９００（↓）回転させると、 １ １１工＝１−因（１−６１ｎ２θｃｏｓ　’４）　＝　
−ｚ（ｉ　＋ｓ１．ｎ　２θｃｏｓ　□）１　　　　　
　　　　　　　　　　１ １ｖ　上＝　　１−　　Ｈ（１，＋ｃｏｓ　２７７ｓｉ
ｎ　　９つ）＝　　−ｚ（１−ｃｏｓ　２　θｓｉｎ　
＋、、＋　）１ １ｗ１＋−１−２（１＋ｓｉｎ　２．＋１ｓｉｎ　ψ）
＝　　７ｉ（１−ｓｉｎ　２（〕５ｉｎＸ＊）となり、
ｖ、ｉ、ｗによる変化はコンブリメントとなっている。

よって、直交２方向の光強度を受光素子７□、７□で検
出したのち電気的に差をとると、Ｉｉ　’−’　Ｉｉ上
−−ｓｉｎ　２０　ｃｏｓ　ψＩｖ　−Ｉｖｙ　ｔｗ　
　ｃｏｓ　２０５ｊ−ｎ　、。

Ｉｗ　−Ｉｗ上＝　　５ｉｎ２．１）ｓｉｎソとなる。

よって、直流バイアス分がキャンセルされ、各１．　ｖ
、　ｗに相当する信号のみが取υ出されることによる。

なお、光源は必ずしもレーザ光源である必要はなく、単
色光源であればよい。

以上説明したように、本発明によれば第１表及び第２表
に示す如く、極めて論理的に結果を導き出すことができ
、その為実施化に肖って便利な光学的電気量測定器を簡
単な構成によって得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気量測定器の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は第１図の測定器の動作を説明するた
めの図である。 １・・・光源、２・・・偏光子、３・・・電気光学効果
素子、４・・・１／４波長板、５・・・磁気光学効果素
子、６・・・検光子、７７・・・受光素子。 １’　　　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定電圧による電場が印加される電気光学効果素子、測
   定電流による磁場内に配置された磁気光学効果素子、単
   色光源、単色光を直線偏光とする偏光子、入射する直線
   偏光の単色光の単色光を円偏光とする１７４波長板、鼻
   妻妻奨河瀧４検光子、および入射光の光強度に対応した
   電気信号を出力する受光素子よりなる光学的電気量測定
   器において、前記各素子の配列を単色光源、偏光子、電
   気光学効果素子、１／４波長板（又は１／４波長板、電
   気光学効果素子）、磁気光学効果素子、検光子、受光素
   子の順で配列したことを特徴とする光学的電気量測定器
   。