JPS60244865A - 電界・磁界検出装置 - Google Patents
電界・磁界検出装置Info
- Publication number
- JPS60244865A JPS60244865A JP59102395A JP10239584A JPS60244865A JP S60244865 A JPS60244865 A JP S60244865A JP 59102395 A JP59102395 A JP 59102395A JP 10239584 A JP10239584 A JP 10239584A JP S60244865 A JPS60244865 A JP S60244865A
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- JP
- Japan
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- light
- pinhole
- optical fiber
- electric field
- guided
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (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】
（産業上の利用分＃ｔ）
不発明はボッケル素子等の電気光学効果素子や磁気光学
効果素子を使用した電界・磁界検出装置に関する。
効果素子を使用した電界・磁界検出装置に関する。
（従来の技術）
従来から、電界検出装置は第４図に示す構成のものが知
られている。発光ダイオード等を光源として定出力にさ
れた発光部１からの光出力は光ファイバ２及びロッドレ
ンズ等のレンズ系３を経て平行光線化されて偏光子４に
導かれる。偏光子４は発光部１から導入される全面振動
の光を直線偏光に変える。この偏光波はポッケルス素子
５を透過する間に該ポッケルス素子５に垂直方向に加え
られる電界ｒの大きさに応じて該偏光波の結晶内におけ
る２つの固有振動に位相差θを生じさせる。
られている。発光ダイオード等を光源として定出力にさ
れた発光部１からの光出力は光ファイバ２及びロッドレ
ンズ等のレンズ系３を経て平行光線化されて偏光子４に
導かれる。偏光子４は発光部１から導入される全面振動
の光を直線偏光に変える。この偏光波はポッケルス素子
５を透過する間に該ポッケルス素子５に垂直方向に加え
られる電界ｒの大きさに応じて該偏光波の結晶内におけ
る２つの固有振動に位相差θを生じさせる。
ポッケルス素子５を経た偏光波は検光子６に導かれる。
この検光子６は偏光子４の偏光面に対して消光位又は消
光位と直交する関係にある偏光面に設定され、ポッケル
ス素子５から電界Ｅによって振幅変調を受けた光を透過
させる。検光子６を経た光はレンズ系７及び光ファイバ
８を経てホトダイオード、光電管等の受光部９に導かれ
、該受光部９は受光量に比例した電気信号を得る。
光位と直交する関係にある偏光面に設定され、ポッケル
ス素子５から電界Ｅによって振幅変調を受けた光を透過
させる。検光子６を経た光はレンズ系７及び光ファイバ
８を経てホトダイオード、光電管等の受光部９に導かれ
、該受光部９は受光量に比例した電気信号を得る。
このような構成によシ、偏光子４と検光子６の偏光面が
消光位の場合には電界Ｅが大きくなるに従ってポッケル
ス素子５における２つの固有直線偏光間の位相差θが大
きくなって検光子６の透過光量が太きくなシ、受光部９
の出力が大きくなる。
消光位の場合には電界Ｅが大きくなるに従ってポッケル
ス素子５における２つの固有直線偏光間の位相差θが大
きくなって検光子６の透過光量が太きくなシ、受光部９
の出力が大きくなる。
逆に、偏光子４と検光子６の偏光面が消光位と直交する
位置の場合には電界Ｅが大きくなるに従って検光子６の
透過光量が小さくなシ、受光部９の出力もホブくなる。
位置の場合には電界Ｅが大きくなるに従って検光子６の
透過光量が小さくなシ、受光部９の出力もホブくなる。
（発明が解決しようとする問題点）
ポッケルス素子としては例えば水晶が使用されるが、水
晶に光を通したときに旋光性、複屈折及び吸収の現象が
おる。旋光性は入射した直線偏光の偏光面が回転する現
象であるし、複屈折は入射した直線偏光が結晶内で楕円
偏光→円偏光→楕円偏光→直線偏光という変化を示す現
象である。
晶に光を通したときに旋光性、複屈折及び吸収の現象が
おる。旋光性は入射した直線偏光の偏光面が回転する現
象であるし、複屈折は入射した直線偏光が結晶内で楕円
偏光→円偏光→楕円偏光→直線偏光という変化を示す現
象である。
ポッケルス効果はこの複屈折が外部電界によって変化す
る効果であるし、ファラデー効果は旋光性が外部磁界に
よって変化する効果である。換言すれば複屈折及びポッ
ケルス効果は２つの固有直線偏光に位相差を生じたため
に起きる現象であって出射光が一般に楕円偏光となるの
に対し、旋光性及びファラデー効果は２つの固有円偏光
に位相差が生じたために起きる現象であって出射光は直
線偏光となる。
る効果であるし、ファラデー効果は旋光性が外部磁界に
よって変化する効果である。換言すれば複屈折及びポッ
ケルス効果は２つの固有直線偏光に位相差を生じたため
に起きる現象であって出射光が一般に楕円偏光となるの
に対し、旋光性及びファラデー効果は２つの固有円偏光
に位相差が生じたために起きる現象であって出射光は直
線偏光となる。
ここで、複屈折は温度依存性が大きいことから、従来か
ら複屈折の生じない光軸（２軸）方向に光を通すことが
提案されているが、この方向ではポッケルス効果による
光量変化の絶対値が小さく感度、精度上の問題がある。
ら複屈折の生じない光軸（２軸）方向に光を通すことが
提案されているが、この方向ではポッケルス効果による
光量変化の絶対値が小さく感度、精度上の問題がある。
そこで、１／４波長板を偏光子４とポッケルス素子５の
間に設けることで光量変化を大きくする方法があるが、
この方法は１／４波長板が高価になる問題がある。
間に設けることで光量変化を大きくする方法があるが、
この方法は１／４波長板が高価になる問題がある。
また、水晶をポッケルス素子とした場合に入射光角度を
２軸から２〜３度ずらすことによシ、適当な漏れ光量（
ポッケルス素子に電界を加えないときに現われる光量）
及びポッケルス効果による出力を得る方法がある（特願
昭５７−１８０６５６）。
２軸から２〜３度ずらすことによシ、適当な漏れ光量（
ポッケルス素子に電界を加えないときに現われる光量）
及びポッケルス効果による出力を得る方法がある（特願
昭５７−１８０６５６）。
この方法では離れ光量、ポッケルス効果が測定に適当な
値になるようかつＳＡを高く、温度変動を小ざくするよ
うにした検出部構造が要求され、各光学部品（ポッケル
ス素子、偏光子、検光子、ロッドレンズ等）を精密加工
、精密組立を必要として加工０組立に時間０手間を必要
とする問題がある。
値になるようかつＳＡを高く、温度変動を小ざくするよ
うにした検出部構造が要求され、各光学部品（ポッケル
ス素子、偏光子、検光子、ロッドレンズ等）を精密加工
、精密組立を必要として加工０組立に時間０手間を必要
とする問題がある。
また、電界検出装置一般に言えることであるが、高電界
中に検出部が位されることから、検出部が電界を乱すの
を極力少なくするためには検出部を金楓部品を避けた合
成樹脂筐体にすることから加工精度９組立精度を上げる
のを難しくしている。
中に検出部が位されることから、検出部が電界を乱すの
を極力少なくするためには検出部を金楓部品を避けた合
成樹脂筐体にすることから加工精度９組立精度を上げる
のを難しくしている。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上述の問題点を解決するために、偏光子に導入
する入射光量を大きくした光入射手段とし、検光子を経
た光に対して位１ｍ調整による特定方向の射出光のみを
受光用光ファイバに導入するピンホール板を備えたこと
を特徴とする。
する入射光量を大きくした光入射手段とし、検光子を経
た光に対して位１ｍ調整による特定方向の射出光のみを
受光用光ファイバに導入するピンホール板を備えたこと
を特徴とする。
（作用）
偏光子に導入する入射光景を多くすることによって検出
部に充分な光量を与えて電気光学又は磁気光学効果によ
る光量変化の絶対値を大きくし、検光子を経た光のうち
特定位置の射出光のみを受光部に導入することによって
温度変動の少ない出力を得、ピンホール板を位置調整可
能とすることによって組立精度、加工精度の問題を解消
する。
部に充分な光量を与えて電気光学又は磁気光学効果によ
る光量変化の絶対値を大きくし、検光子を経た光のうち
特定位置の射出光のみを受光部に導入することによって
温度変動の少ない出力を得、ピンホール板を位置調整可
能とすることによって組立精度、加工精度の問題を解消
する。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例を示す要部構成図である。発
光部から光を導入する光ファイバ１１は大口径の単芯フ
ァイバにされる。例えば従来のものではコア径が５０〜
１００μｍであるのに対して本実施例ではコア径５００
μｍにする。光ファイバ１１からの光出力はセルフォッ
クレンズ１２によって平行光線化されて偏光子１３．ポ
ッケルス素子１４．検光子１５の経路で該検光子１５か
ら導出でれる。検光子１５からの導出光はピンホール１
６Ａを持つピンホール板１６の該ピンホール１６Ａを透
過して受信用光ファイバ１７に導入され、該光ファイバ
１７を経て受光部（図示しない）に導かれる。光ファイ
バ１７は多芯ファイバにされ、ピンホール板１６は装置
組立後に光軸と直交する方向に位置調整可能にされる。
光部から光を導入する光ファイバ１１は大口径の単芯フ
ァイバにされる。例えば従来のものではコア径が５０〜
１００μｍであるのに対して本実施例ではコア径５００
μｍにする。光ファイバ１１からの光出力はセルフォッ
クレンズ１２によって平行光線化されて偏光子１３．ポ
ッケルス素子１４．検光子１５の経路で該検光子１５か
ら導出でれる。検光子１５からの導出光はピンホール１
６Ａを持つピンホール板１６の該ピンホール１６Ａを透
過して受信用光ファイバ１７に導入され、該光ファイバ
１７を経て受光部（図示しない）に導かれる。光ファイ
バ１７は多芯ファイバにされ、ピンホール板１６は装置
組立後に光軸と直交する方向に位置調整可能にされる。
但し、ここでの位ｔｌｔ、調整は１つのピンホール板１
６をその支持機構として位置調整スクリューネジ等で調
整する１１かに、ピンホール位置が互いに異なる多数の
ピンホール板を用意してその取替えによって調整するも
のも含む。
６をその支持機構として位置調整スクリューネジ等で調
整する１１かに、ピンホール位置が互いに異なる多数の
ピンホール板を用意してその取替えによって調整するも
のも含む。
こうし゛た構成において、入射光用光ファイノ＜１１を
大口径にして多くの光量を検出部に導入する。
大口径にして多くの光量を検出部に導入する。
ここで、ポッケルス素子中での光線は平行光となる方が
望ましく、完全に平行光とするにはレンズ１２に入射す
る光が点光源になることすなわち、入射光光ファイバが
小口径はど良くなる。従って本実施例のように大口径フ
ァイバにすることは平行光を得るうえで不利となるが、
小口径ファイバにすることは検出部に十分な光量を導入
できないでＳ／Ｎの低下になるし発光部でのファイバへ
の光導入に精密加工を必要、とするなど装置構成部品の
加工精度０組立精度に高度のものを要求されるし、精度
の不足は温度特性の悪化をもたらす。特に、水晶をポッ
ケルス素子として用いると、光軸方向に光入射させると
ポッケルス効果が小さくなるし、光軸からずらした光入
射でポッケルス効果による光量変化を大きくすると複屈
折の温度変動の影響で温度特性が悪化する。これらを解
消するに紘光入射方位が極めて狭くなって水晶の切出し
、組立てを非常に難しくする。
望ましく、完全に平行光とするにはレンズ１２に入射す
る光が点光源になることすなわち、入射光光ファイバが
小口径はど良くなる。従って本実施例のように大口径フ
ァイバにすることは平行光を得るうえで不利となるが、
小口径ファイバにすることは検出部に十分な光量を導入
できないでＳ／Ｎの低下になるし発光部でのファイバへ
の光導入に精密加工を必要、とするなど装置構成部品の
加工精度０組立精度に高度のものを要求されるし、精度
の不足は温度特性の悪化をもたらす。特に、水晶をポッ
ケルス素子として用いると、光軸方向に光入射させると
ポッケルス効果が小さくなるし、光軸からずらした光入
射でポッケルス効果による光量変化を大きくすると複屈
折の温度変動の影響で温度特性が悪化する。これらを解
消するに紘光入射方位が極めて狭くなって水晶の切出し
、組立てを非常に難しくする。
そこで、入射光用光ファイバを大口径として発光部での
光結合を容易にしながら多くの光量を検出部に導入し、
入射光の平行性の悪化をピンホール板１６によるピンホ
ール１６Ａ位置の調整によって特定方向の射出光のみを
検出することによって補償する。
光結合を容易にしながら多くの光量を検出部に導入し、
入射光の平行性の悪化をピンホール板１６によるピンホ
ール１６Ａ位置の調整によって特定方向の射出光のみを
検出することによって補償する。
第２図（４）はピンホール板１６のピンホール１６Ａの
位置を変えたときの温度特性の実験例を示す。
位置を変えたときの温度特性の実験例を示す。
その条件は第２図（６）に示すように第１図構成の検出
部１８をｔ＝１５ｍ間隙の電極板１９Ａ、１９Ｂ間に配
置して該電極板間に２４００ Ｖ の交流電源によって
１６０Ｖ／１１１＋の電界を加え、ピンホール板１６の
ピンホール１６Ａの位置を第２図（Ｏに示すように位置
Ａｌ〜Ａ７まで変えたものである。
部１８をｔ＝１５ｍ間隙の電極板１９Ａ、１９Ｂ間に配
置して該電極板間に２４００ Ｖ の交流電源によって
１６０Ｖ／１１１＋の電界を加え、ピンホール板１６の
ピンホール１６Ａの位置を第２図（Ｏに示すように位置
Ａｌ〜Ａ７まで変えたものである。
第２図（４）中の特性Ａｔ−Ａ？は第２図（Ｃ）に示す
位置Ａ１〜Ａ？に相当する。この特性からも明らかなヨ
ウニ、ピンホールの位置によってポッケルス効果出力と
もれ光量の比（Ｓ、！ ）が高くしかも温度変動の小さ
い特性んが存在し、この実検例ではＡ３に調整すれば良
いことになる。
位置Ａ１〜Ａ？に相当する。この特性からも明らかなヨ
ウニ、ピンホールの位置によってポッケルス効果出力と
もれ光量の比（Ｓ、！ ）が高くしかも温度変動の小さ
い特性んが存在し、この実検例ではＡ３に調整すれば良
いことになる。
従って、第１図に示す構成の装置装作には光ファイバ１
１．レン、（１２、偏光子１３．ポッケルス素子１４、
検光子１５．光ファイバ１７を組立固定し、ピンホール
板１６を組込んでその位ｔＸＵとして製度変動が少なく
かつＳＡの筒い位置を見い出して固定する。このとき、
各部品の加工精度誤差１組立精度誤差さらには素子自体
の切シ出し方位のずれは最終的な位置調整になるピンホ
ール位ｔｖ４整で補償されることになる。
１．レン、（１２、偏光子１３．ポッケルス素子１４、
検光子１５．光ファイバ１７を組立固定し、ピンホール
板１６を組込んでその位ｔＸＵとして製度変動が少なく
かつＳＡの筒い位置を見い出して固定する。このとき、
各部品の加工精度誤差１組立精度誤差さらには素子自体
の切シ出し方位のずれは最終的な位置調整になるピンホ
ール位ｔｖ４整で補償されることになる。
第３図は本発明の他の実施例を示す。同図が第１図と異
なる部分は、ピンホール板２■のピンホール２１Ａに光
入射口を合わせた単芯ファイバの１本の受光用ファイバ
２１を結合した構成にある。本実施例ではピンホール板
のピンホール１６Ａの位置調整に従って受光用光ファイ
バ２１も一体的に位置調整されて該ファイバ２１とピン
ホール１６Ａの光結合を容易にすると共にファイバ２１
を単芯のものにすることができる。
なる部分は、ピンホール板２■のピンホール２１Ａに光
入射口を合わせた単芯ファイバの１本の受光用ファイバ
２１を結合した構成にある。本実施例ではピンホール板
のピンホール１６Ａの位置調整に従って受光用光ファイ
バ２１も一体的に位置調整されて該ファイバ２１とピン
ホール１６Ａの光結合を容易にすると共にファイバ２１
を単芯のものにすることができる。
以上までの実施例ではポッケルス型電界検出装置で示す
が、本発明はこれに駆足されるものでなく、ポッケルス
型電圧検出装置さらにはファラデー効果やカー効果を用
いた磁界検出装置に適用して同等の作用効果を得ること
ができる。
が、本発明はこれに駆足されるものでなく、ポッケルス
型電圧検出装置さらにはファラデー効果やカー効果を用
いた磁界検出装置に適用して同等の作用効果を得ること
ができる。
（発明の効果）
本発明によれば、検出部への光導入に大口径の光ファイ
バを用い、検出部からの光導出にピンホール位置調整可
能にしたピンホール板を設け、装置組立後に好まし６％
性になるようピンホール位 □置を調整する構成のため
、装置の組立精度９部品の加工精度を高めることなく温
度特性、ＳＡに優れた低価格の装置を構成できる。
バを用い、検出部からの光導出にピンホール位置調整可
能にしたピンホール板を設け、装置組立後に好まし６％
性になるようピンホール位 □置を調整する構成のため
、装置の組立精度９部品の加工精度を高めることなく温
度特性、ＳＡに優れた低価格の装置を構成できる。
第１図は本発明の一実施例を示す要部構成図、第２図（
４）は本発明に基づいた実験例を示す特性図、第２図（
６）は第２図（４）での実験装置構成図、第２図（Ｏは
第２図（４）でのピンホール位置を示す図、第３図は本
発明の他の実施例を示す要部構成図、第４図は従来の装
置ｉ１′＃＃成図である。 １・・・発光部、２．８・・・光ファイバ、４・・拳偏
光子、５・・・ポッケルス素子、６・・・検光子、９・
・・受光部、１１．１７−・・光ファイバ、 １２・・
・セルフォックレンズ、１３・・・偏光子、１４０・ポ
ッケルス素子、 １５・・・検光子、１６Φ・・ピンホ
ール板、１６Ａ・・・ピンホール、２１・・・光ファイ
バ。 第３図 第４図 甚
４）は本発明に基づいた実験例を示す特性図、第２図（
６）は第２図（４）での実験装置構成図、第２図（Ｏは
第２図（４）でのピンホール位置を示す図、第３図は本
発明の他の実施例を示す要部構成図、第４図は従来の装
置ｉ１′＃＃成図である。 １・・・発光部、２．８・・・光ファイバ、４・・拳偏
光子、５・・・ポッケルス素子、６・・・検光子、９・
・・受光部、１１．１７−・・光ファイバ、 １２・・
・セルフォックレンズ、１３・・・偏光子、１４０・ポ
ッケルス素子、 １５・・・検光子、１６Φ・・ピンホ
ール板、１６Ａ・・・ピンホール、２１・・・光ファイ
バ。 第３図 第４図 甚
Claims (1)
- 発光部からの光を光入力用光ファイバを経て電界又は磁
界検出のための電気光学効果素子又は磁気光学効果素子
を含む検出部に導入し、該検出部の出力光を受光用光フ
ァイバを経て受光部に導入する電界・磁界検出装置にお
いて、上記光入力用光ファイバは大口径の構成にし、上
記検出部には上記素子から検光子を経た光出力に対して
位置調整による特定方向の射出光のみを上記受光用光フ
ァイバに導入するピンホール板を設けたことを特徴とす
る電界・磁界検出装置ＩＬｅ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59102395A JPS60244865A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 電界・磁界検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59102395A JPS60244865A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 電界・磁界検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60244865A true JPS60244865A (ja) | 1985-12-04 |
Family
ID=14326256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59102395A Pending JPS60244865A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 電界・磁界検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60244865A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164312A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Seiko Epson Corp | 磁場測定装置 |
| CN107923932A (zh) * | 2015-10-16 | 2018-04-17 | 捷客斯金属株式会社 | 光调制元件及电场传感器 |
-
1984
- 1984-05-21 JP JP59102395A patent/JPS60244865A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164312A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Seiko Epson Corp | 磁場測定装置 |
| CN107923932A (zh) * | 2015-10-16 | 2018-04-17 | 捷客斯金属株式会社 | 光调制元件及电场传感器 |
| US20180238949A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-08-23 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Optical modulator and electric field sensor |
| EP3306326A4 (en) * | 2015-10-16 | 2019-01-30 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | OPTICAL MODULATION ELEMENT AND ELECTRIC FIELD SENSOR |
| US10641807B2 (en) | 2015-10-16 | 2020-05-05 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Optical modulator and electric field sensor |
| CN107923932B (zh) * | 2015-10-16 | 2020-12-01 | 捷客斯金属株式会社 | 光调制元件及电场传感器 |
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