JPS59166873A - 光応用電圧・電界センサ - Google Patents
光応用電圧・電界センサInfo
- Publication number
- JPS59166873A JPS59166873A JP58040137A JP4013783A JPS59166873A JP S59166873 A JPS59166873 A JP S59166873A JP 58040137 A JP58040137 A JP 58040137A JP 4013783 A JP4013783 A JP 4013783A JP S59166873 A JPS59166873 A JP S59166873A
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- electric field
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は電気化学効果を有する単結晶を用いて電圧、
電界を測定する光応用電圧・電界センサに関する。
電界を測定する光応用電圧・電界センサに関する。
この種の光応用電圧・電界センサの従来装置として、第
１図および第２図に示すものが知られている。第１図に
示すセンサは、図示しない光源からの光（以下これを入
射光８という）は光ファイバ１によって導かれ、レンズ
２を通過することによりほぼ平行ビーム古なって直交偏
光子３に入射される。このとき直交偏光子３は偏光子と
して作用し、光は直線偏光となって電気光学効果を有す
る単結晶５に入射される。単結晶５に入射された光は単
結晶５で矢印Ｅの向きに印加される被測定電圧・電界強
度に比例した位相差が与えられ、さらに１７８波長板４
でπ／４の位相差が与えられた後反射板６で反射される
。そしてその反射された光は再び１／８波長板４でπ／
４の位相差が与えられ、さらに単結晶５で前述と同一の
位相差が与えられ反射前に光が伝播した光路を逆行する
。
１図および第２図に示すものが知られている。第１図に
示すセンサは、図示しない光源からの光（以下これを入
射光８という）は光ファイバ１によって導かれ、レンズ
２を通過することによりほぼ平行ビーム古なって直交偏
光子３に入射される。このとき直交偏光子３は偏光子と
して作用し、光は直線偏光となって電気光学効果を有す
る単結晶５に入射される。単結晶５に入射された光は単
結晶５で矢印Ｅの向きに印加される被測定電圧・電界強
度に比例した位相差が与えられ、さらに１７８波長板４
でπ／４の位相差が与えられた後反射板６で反射される
。そしてその反射された光は再び１／８波長板４でπ／
４の位相差が与えられ、さらに単結晶５で前述と同一の
位相差が与えられ反射前に光が伝播した光路を逆行する
。
この逆行する光に対して直交偏光子３は検光子として作
用し、被測定電圧・電界節ｌｉｄこ応じた光強度の光が
レンズ２を介して光ファイバ１に入射され、この光ファ
イバ１によって出射光９は受光部に導かれる。この従来
装置では１本の光ファイバにより入射光と出射光が導か
れる。
用し、被測定電圧・電界節ｌｉｄこ応じた光強度の光が
レンズ２を介して光ファイバ１に入射され、この光ファ
イバ１によって出射光９は受光部に導かれる。この従来
装置では１本の光ファイバにより入射光と出射光が導か
れる。
第２図に示すセンサは第１図に示すセンサに対し直交偏
光子３の代りに偏光ビームスプリッタ７を用いている点
が異なる。ここで偏光ビームスプリッタ７は偏光子およ
び検光子の機能を果すと同時に光路を９０°変更させる
機能をも果している。
光子３の代りに偏光ビームスプリッタ７を用いている点
が異なる。ここで偏光ビームスプリッタ７は偏光子およ
び検光子の機能を果すと同時に光路を９０°変更させる
機能をも果している。
このことにより光ファイ′バ１の取り付は方向と単結晶
５中の光路とを直交させ、第１図に示すセンサの場合の
電界Ｅと直交する方向の電界Ｅを測定するためのもので
ある。
５中の光路とを直交させ、第１図に示すセンサの場合の
電界Ｅと直交する方向の電界Ｅを測定するためのもので
ある。
このような第１図および第２図に示すセンサでは、出射
光９を受光部に導びくために光ファイノ；１の途中に入
射光８と出射光９を分離する方向性結合器が必要である
。第３図は前述の方向性結合器を用いて出射光を受光部
に導く装置を示し、光源１０からの光は光ファイバ１１
．レンズ１２゜ハーフミラ−１３およびレンズ１４を介
して光ファイバ１５に導かれ、第１図、第２図に示すよ
うなセンサの検出部に達する。ここで、光はノ・−フミ
ラー１３によって２分されるので検出部に達する光の強
度は半分に減少する。さら−こ、検出部から戻ってきた
光は光ファイバ１５．レンズ１４゜ハーフミラ−１３，
レンズ１６および光ファイバ１７を介して受光部１８に
導かれる。この場合にもハーフミラ−１３により光は２
分され、受光部に達する光の光強度は戻ってきた光の半
分に減少する。このため、受光部に達する光はレンズ１
２を出射する光の少なくとも１／４に減少する。前述で
はハーフミラ−１３の分配比が理想的な１対１の場合に
ついで説明したが、これ以外の比の場合にはその光強度
の減少はさらに大きくなる。このように方向性結合器１
例えばハーフミラ−１３を用いると、受光部１８に達す
る光の光強度が減少してしまう。このように従来では、
光源１０から検出部へ伝播する光と検出部から受光部１
８へ伝播する光を同一の光ファイバ１５で導くために方
向性結合器が必要となり、これにより方向性結合器での
光強度の減少のために受光部１８に達する光の強度が減
少し、ＳＮ比が悪化するので測定感度、精度が低下する
という欠点を有する。
光９を受光部に導びくために光ファイノ；１の途中に入
射光８と出射光９を分離する方向性結合器が必要である
。第３図は前述の方向性結合器を用いて出射光を受光部
に導く装置を示し、光源１０からの光は光ファイバ１１
．レンズ１２゜ハーフミラ−１３およびレンズ１４を介
して光ファイバ１５に導かれ、第１図、第２図に示すよ
うなセンサの検出部に達する。ここで、光はノ・−フミ
ラー１３によって２分されるので検出部に達する光の強
度は半分に減少する。さら−こ、検出部から戻ってきた
光は光ファイバ１５．レンズ１４゜ハーフミラ−１３，
レンズ１６および光ファイバ１７を介して受光部１８に
導かれる。この場合にもハーフミラ−１３により光は２
分され、受光部に達する光の光強度は戻ってきた光の半
分に減少する。このため、受光部に達する光はレンズ１
２を出射する光の少なくとも１／４に減少する。前述で
はハーフミラ−１３の分配比が理想的な１対１の場合に
ついで説明したが、これ以外の比の場合にはその光強度
の減少はさらに大きくなる。このように方向性結合器１
例えばハーフミラ−１３を用いると、受光部１８に達す
る光の光強度が減少してしまう。このように従来では、
光源１０から検出部へ伝播する光と検出部から受光部１
８へ伝播する光を同一の光ファイバ１５で導くために方
向性結合器が必要となり、これにより方向性結合器での
光強度の減少のために受光部１８に達する光の強度が減
少し、ＳＮ比が悪化するので測定感度、精度が低下する
という欠点を有する。
この発明の目的は従来装置の欠点を除去し、高感度、高
精度の光応用電圧・電界センサを提供することにある。
精度の光応用電圧・電界センサを提供することにある。
この目的は本発明によれば、電気光学効果を有する結晶
の一方の端面側に偏光ビームスプリッタを、他方の端面
側に反射板を配置し、前記単結晶中で光の往路と復路で
同一の光路を伝播させ、単結晶中の光の伝播距離を単結
晶の長さの２倍とするトトモに偏光ビームスプリッタへ
の入射光と異なる方向の偏光ビームスプリッタからの出
射光を受光部に導くことにより達成される。これにより
従来装置のように方向性結合器を用いるために生じる光
強度の減少を除去することが可能で光応用電圧・電界セ
ンサの高感度化２高精度化を達成される。
の一方の端面側に偏光ビームスプリッタを、他方の端面
側に反射板を配置し、前記単結晶中で光の往路と復路で
同一の光路を伝播させ、単結晶中の光の伝播距離を単結
晶の長さの２倍とするトトモに偏光ビームスプリッタへ
の入射光と異なる方向の偏光ビームスプリッタからの出
射光を受光部に導くことにより達成される。これにより
従来装置のように方向性結合器を用いるために生じる光
強度の減少を除去することが可能で光応用電圧・電界セ
ンサの高感度化２高精度化を達成される。
次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第４図はこの発明の実施例を示し、電気光学効果を有す
る単結晶２５の一方の端面側に偏光ビームスプリッタ２
３を配置し、他の端面側に反射板２６を配置しかつ単結
晶２５と、偏光ビームスプリッタ２３との間に１／８波
長板２４を配置している。図示してない光源からの光（
以下これを入射光３０という）は光ファイバ２１．レン
ズ２２を介してほぼ平行ビームとなり、偏光子と１７て
機能する偏光ビームスプリッタ２３に入射し、一定の振
動面の直線偏光（Ｐ成分）となって出射する。
る単結晶２５の一方の端面側に偏光ビームスプリッタ２
３を配置し、他の端面側に反射板２６を配置しかつ単結
晶２５と、偏光ビームスプリッタ２３との間に１／８波
長板２４を配置している。図示してない光源からの光（
以下これを入射光３０という）は光ファイバ２１．レン
ズ２２を介してほぼ平行ビームとなり、偏光子と１７て
機能する偏光ビームスプリッタ２３に入射し、一定の振
動面の直線偏光（Ｐ成分）となって出射する。
出射した光は１／８波長板２４を通過することによりπ
／４の位相差が与えられ、単結晶２５中で矢印Ｅ方向ζ
こ印加される被測定電圧、電界に比例′する位相差が与
えられた後反射板２６によって反射され、さらに単結晶
２５．１／８波長板２４において往路と同一の位相差が
与えられて偏光ビームスプリッタ２３に入射する。この
偏光ビームスプリッタ２５で光は２分される。つまり、
光のＰ成分は直進してレンズ２２に入射し、光のＳ成分
は向きを９００変えてレンズ２７に入射する。しンズ２
７に入射した光を光ファイバ２８を介して出射光３１と
して受光部に導き光電変換する。偏光ビームスプリッタ
２３はここで検光子として作用するとともに光を２分す
る作用をも果している。
／４の位相差が与えられ、単結晶２５中で矢印Ｅ方向ζ
こ印加される被測定電圧、電界に比例′する位相差が与
えられた後反射板２６によって反射され、さらに単結晶
２５．１／８波長板２４において往路と同一の位相差が
与えられて偏光ビームスプリッタ２３に入射する。この
偏光ビームスプリッタ２５で光は２分される。つまり、
光のＰ成分は直進してレンズ２２に入射し、光のＳ成分
は向きを９００変えてレンズ２７に入射する。しンズ２
７に入射した光を光ファイバ２８を介して出射光３１と
して受光部に導き光電変換する。偏光ビームスプリッタ
２３はここで検光子として作用するとともに光を２分す
る作用をも果している。
このように入射方向と異なる方向へ光を出射する機能を
有する偏光ビームスプリッタ２３は偏光子と検光子を直
交ニコルに配置した場合と同一の役割をはたす。
有する偏光ビームスプリッタ２３は偏光子と検光子を直
交ニコルに配置した場合と同一の役割をはたす。
次に第５図は本発明の異なる実施例を示し、偏光ビーム
スプリッタ２３からの出射光の向きを変えるために、反
射体２９を配置し、反射体２９の表面で反射した光が偏
光ビームスプリッタ２３への入射光と平行になるように
したものである。この実施例によれば、光ファイバ２１
と２８との取り付は方向を平行にすることができる０次
に第６図は本発明の異なる実施例を示し、反射体２９番
こよってレンズ２２を介して入射する入射光を反射させ
その向きを変える構成にしたものであり、この構成によ
れば光ファイノ（２１と２８との取り付は方向を平行番
こすることができる。
スプリッタ２３からの出射光の向きを変えるために、反
射体２９を配置し、反射体２９の表面で反射した光が偏
光ビームスプリッタ２３への入射光と平行になるように
したものである。この実施例によれば、光ファイバ２１
と２８との取り付は方向を平行にすることができる０次
に第６図は本発明の異なる実施例を示し、反射体２９番
こよってレンズ２２を介して入射する入射光を反射させ
その向きを変える構成にしたものであり、この構成によ
れば光ファイノ（２１と２８との取り付は方向を平行番
こすることができる。
第５図および第６図に示す実施例において、反射体２９
の反射率は誘電体多層膜を用いることにより、光の偏光
成分にほとんど依存せず、反射率を９９％以上とするこ
とができるので反射による光の損失はほとんどない。ま
た、２本の光ファイバ２１．２８の取り付は方向を平行
にしたため、狭い空間の電界測定が容易となる。その理
由は、光ファイバはその曲げ半径を非常に小さくするこ
とはできないが、２本の光ファイバ２１．２８を平行に
すれば光ファイバを曲げる必要がなくなるからである。
の反射率は誘電体多層膜を用いることにより、光の偏光
成分にほとんど依存せず、反射率を９９％以上とするこ
とができるので反射による光の損失はほとんどない。ま
た、２本の光ファイバ２１．２８の取り付は方向を平行
にしたため、狭い空間の電界測定が容易となる。その理
由は、光ファイバはその曲げ半径を非常に小さくするこ
とはできないが、２本の光ファイバ２１．２８を平行に
すれば光ファイバを曲げる必要がなくなるからである。
更にこれらの実施例においては、１７８波長板２４は同
じ機能をもつ（１＋ ４ ｍ ） ／ ８ （ｍは整数
）波長板でもよい。また１／８波長板２４の位置は単結
晶２５と反射板２６との間でもよく、反射板２６として
は、誘電体多層反射膜を用い、複素反射率を可能な限り
１に近づけるのが望ましい。そして偏光ビームスプリッ
タとしては、複屈折性結晶あるいは誘電体多層膜が用い
られ、２分する光のなす角度は直角でなくともよい。
じ機能をもつ（１＋ ４ ｍ ） ／ ８ （ｍは整数
）波長板でもよい。また１／８波長板２４の位置は単結
晶２５と反射板２６との間でもよく、反射板２６として
は、誘電体多層反射膜を用い、複素反射率を可能な限り
１に近づけるのが望ましい。そして偏光ビームスプリッ
タとしては、複屈折性結晶あるいは誘電体多層膜が用い
られ、２分する光のなす角度は直角でなくともよい。
この発明によれば、偏光ビームスプリッタへの入射光と
異なる方向へ出射する光を受光部に導くように構成した
ことにより、従来の方向性結合器を除去することができ
、受光部に達Ｃる光強塵が増加してＳＮ比が改善され測
定感度、精度が良くなる。また、反射板を用いて光を反
射させ、電気光学効果を有する単結晶中の光の伝播距離
を単結晶の長さの２倍としたことにより、横型変調では
被測定電圧、電界により生じる位相差が２倍となり感度
も２倍になる。さらに単結晶中での往路と復路とを同一
にすることができるため、単結晶の特定の一方向に光を
伝播させることが可能でセンサの温度依存性、直線性を
悪化させることがないという利点を有する。
異なる方向へ出射する光を受光部に導くように構成した
ことにより、従来の方向性結合器を除去することができ
、受光部に達Ｃる光強塵が増加してＳＮ比が改善され測
定感度、精度が良くなる。また、反射板を用いて光を反
射させ、電気光学効果を有する単結晶中の光の伝播距離
を単結晶の長さの２倍としたことにより、横型変調では
被測定電圧、電界により生じる位相差が２倍となり感度
も２倍になる。さらに単結晶中での往路と復路とを同一
にすることができるため、単結晶の特定の一方向に光を
伝播させることが可能でセンサの温度依存性、直線性を
悪化させることがないという利点を有する。
第１図および第２図はそれぞれ異なる従来の光応用電圧
・電界センサを示を構成図、第３図は方向性結合器を用
いて出射光を受光部に導くようにした従来装置の構成図
、第４図、第５図および第６図はそれぞれ黄なる本発明
の実施例を示す構成図である。 １．１１，１５．１７Ｌ ２１．２８・光ファイバ、
２，１２，１４，１６，２２．２７ ・レンズ、３・
直交偏光子、５．２５・・電気光学結晶、４゜２４−１
／８波長板、６，２６・・反射板、７，２３・・偏光ビ
ームスプリッタ、８．３０ ・入射光、９゜３１・・
出射光、２９・・・反射体、１ｏ 光源、１３ハーフミ
ラ−１１８・受光部。 ？ 才１ 閃 ２０ 才３ 図 「−３７ 一宅４Ｉ￥１ ヤ５久 冒 卜 才乙閣 −（−−２２ ２７ ３０
・電界センサを示を構成図、第３図は方向性結合器を用
いて出射光を受光部に導くようにした従来装置の構成図
、第４図、第５図および第６図はそれぞれ黄なる本発明
の実施例を示す構成図である。 １．１１，１５．１７Ｌ ２１．２８・光ファイバ、
２，１２，１４，１６，２２．２７ ・レンズ、３・
直交偏光子、５．２５・・電気光学結晶、４゜２４−１
／８波長板、６，２６・・反射板、７，２３・・偏光ビ
ームスプリッタ、８．３０ ・入射光、９゜３１・・
出射光、２９・・・反射体、１ｏ 光源、１３ハーフミ
ラ−１１８・受光部。 ？ 才１ 閃 ２０ 才３ 図 「−３７ 一宅４Ｉ￥１ ヤ５久 冒 卜 才乙閣 −（−−２２ ２７ ３０
Claims (1)
- 電気光学効果を有する単結晶と、該単結晶の互いに異な
る側面に配置された反射板および偏光ビームスプリッタ
とを具備し、光源からの光を前記偏光ビームスプリッタ
、前記単結晶の順に伝播させかつ前記反射板で反射させ
た後再び前記単結晶前記偏光ビームスプリッタの順に伝
播させ、前記偏光ビームスプリッタから出射する２つの
光ヒームの中から前記偏光ビームスプリッタへの入射光
とは異なる方向へ出射する光のみを受光部へ伝播させる
ことを特徴とする光応用電圧・電界上ン丸
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58040137A JPS59166873A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 光応用電圧・電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58040137A JPS59166873A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 光応用電圧・電界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59166873A true JPS59166873A (ja) | 1984-09-20 |
| JPH0464030B2 JPH0464030B2 (ja) | 1992-10-13 |
Family
ID=12572396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58040137A Granted JPS59166873A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | 光応用電圧・電界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59166873A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60263866A (ja) * | 1984-06-12 | 1985-12-27 | Hitachi Cable Ltd | 光電界センサ |
| US4982151A (en) * | 1988-10-05 | 1991-01-01 | Hamamatsu Photonics Kabushiki Kaisha | Voltage measuring apparatus |
| JPH04172261A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電磁界強度測定装置 |
| US5969341A (en) * | 1996-10-11 | 1999-10-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Optical integrated voltage sensor for optically measuring the magnitude of a voltage |
| US8153955B2 (en) | 2005-06-30 | 2012-04-10 | Nec Corporation | Electric field sensor and method for fabricating the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4916653A (ja) * | 1972-06-08 | 1974-02-14 |
-
1983
- 1983-03-11 JP JP58040137A patent/JPS59166873A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4916653A (ja) * | 1972-06-08 | 1974-02-14 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60263866A (ja) * | 1984-06-12 | 1985-12-27 | Hitachi Cable Ltd | 光電界センサ |
| US4982151A (en) * | 1988-10-05 | 1991-01-01 | Hamamatsu Photonics Kabushiki Kaisha | Voltage measuring apparatus |
| JPH04172261A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電磁界強度測定装置 |
| US5969341A (en) * | 1996-10-11 | 1999-10-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Optical integrated voltage sensor for optically measuring the magnitude of a voltage |
| US8153955B2 (en) | 2005-06-30 | 2012-04-10 | Nec Corporation | Electric field sensor and method for fabricating the same |
| US8519323B2 (en) | 2005-06-30 | 2013-08-27 | Nec Corporation | Electric field/magnetic field sensors and methods of fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0464030B2 (ja) | 1992-10-13 |
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