JPS63241366A

JPS63241366A - 光部品

Info

Publication number: JPS63241366A
Application number: JP62075530A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Toyoda; 周平豊田; Motoichiro Matsuzawa; 松沢　素一郎; Masahiro Ichise; 市瀬　正寛
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-10-06
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: US5083221A; JPH0721512B2; EP0285348A1

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】（技術分野）本発明は、光部品、特に光を用いた電圧センサである光
センサに関するものであり、更に詳しくは、電気光学効
果を利用した光方式電圧検出装置に関するものである。

（背景技術）従来から、電気光学効果を利用した光部品は、リチウム
・ナイオベート（Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３）、Ｂｉ、！Ｓ
　ｔ　Ｏｚｏ単結晶等のポッケルス素子を電気光学素子
として用い、それに電圧印加電極を設け、それら電極に
電圧を印加することにより、かかる電気光学素子、内に
電界を発生せしめる一方、光ファイバー等により導かれ
た光を偏光子によって直線偏光せしめた後、上記電気光
学素子内で電界に応じて、位相変調を受けさせた後、検
光子によって、その位相変化が光強度変化に変えられ、
そして出射された光をフォトダイオード等で検出するよ
うになっている。

しかしながら、このような電気光学効果を利用した光部
品は、上記のように電気光学素子内に生じる電界を利用
するものであるところから、電圧印加電極によって発生
した電界以外の電界、即ち外部の電界に対しても電気光
学効果を生じ、これによって検出光量が変化してしまう
といった問題を内在していたのである。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景として為さ
れたものであって、その目的とするところは、外部電界
の影響により特性の変化しない光部品を提供することに
ある。

（解決手段）すなわち、本発明は、かかる目的を達成するために、印
加電圧に応じて透過光を変調する電気光学素子を含む光
部品において、少なくとも該電気光学素子部分を外部電
界から遮蔽する手段を設けたことを特徴とする光部品を
、その要旨とするものである。

なお、かかる本発明の好ましい一実施態様によれば、前
記導電体は、電気光学素子に対する電圧印加端子の一端
に接続されたり、接地されたりされ、これによって、外
部電界がより効果的に遮蔽されることとなる。

また、本発明にあっては、前記導電体は、電気光学素子
を少なくとも収容する、密閉されたハウジングの実質的
に全面に亘って形成された導電層、例えば導電性塗料の
塗布によって形成される塗膜等にて構成されたり、電気
光学素子を少なくとも収容する、金属導体からなるケー
ス自体にて構成されることとなる。

（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明がそのよう
な実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもので
ないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、本発明の趣
旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて
種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであって、
それらが、何れも本発明の範晴に属するものであること
が、理解されるべきである。

先ず、第１図及び第２図には、それぞれ、反射型と透過
型の光電圧センサにおけるセンサ本体部分の構成が示さ
れ、また第３図には、光変調器の構成が示されている。

それらの図において、１は、光伝送路としての光ファイ
バーであって、図示されていない光源（光送信器）から
の光をセンサ本体部分に導くようになっている。そして
、この光ファイバー１を通じて導かれた光は、その先端
部に設けられたロンドレンズ２を通じて偏光子３に入射
せしめられ、ここで直線偏光とされた後、電気光学結晶
からなる電気光学素子４に導かれるのである。

ところで、かかる電気光学素子４は、例えばＬｉＮｂ０
ｓ（リチウム・ナイオベート）　、Ｌ　ｔＴａｇｓ　　
（リチウム・タンタベート）、　Ｂｉ、。

ＳｉＯ□。、Ｂｔ＋□Ｇｅｍ、。等の単結晶からなるポ
ッケルス素子にて構成され、印加電圧に応じて透過光を
位相変調して楕円偏光とするものであって、そのような
電圧の印加のために、第１図に示される例にあっては、
電気光学素子４の光路方向に一致した対向面に所定の電
極５．５が設けられ、それら電極５．５間に、リード線
６．６を通じて測定されるべき電圧が印加せしめられる
ようになっており、また第２図に示される例にあっては
、かかる電気光学素子４の光路方向に直角な相対向する
面にそれぞれ電極５．５が設けられ、それら電極間に測
定電圧が印加せしめられるようになっているのである。

また、第３図に示される例にあっては、かかる電気光学
素子４の光方向に直角に相対向する面にそれぞれ電極５
．５が設けられ、それら電極間に信号電圧が印加せしめ
られるようになっているのである。

そして、第１図に示された反射型の光電圧センサにあっ
ては、かかる電気光学素子４を通過して楕円偏光となっ
た光は、波長板（λ／４板）７を通過した後、ミラー８
にて反射され、再び波長板７、電気光学素子４を通って
、検光子を兼ねる偏光子３を通過し、その楕円率に応じ
て光量が変化せしめられ、そしてロッドレンズ２から光
ファイバー１を通じて取り出され、更に図示しない、該
光ファイバー１の途中に設けられた分岐器より取り出さ
れて、光受信器に導かれ、その光量を測定することによ
って、それに対応する被測定電圧（電気光学素子４に設
けた電極５．５に印加される電圧）が測定されるのであ
る。

同様に、第２図に示される透過型の光電圧センサにあっ
ては、電気光学素子４を通過して楕円偏光となった光は
、波長板７及び検光子９を通過して、その楕円率に応じ
て光量が変化せしめられた後、受光用のロッドレンズ１
０及び光ファイバー１）を通じて取り出され、図示しな
い光受信器にて、その光量が測定されることによって、
被測定電圧が求められるのである。また、第３図に示さ
れる光変調器にあっては、信号電圧の振幅に応じて透過
光の強度が変化され、図示しない光受信器によってその
光量が測定されることによって、その信号が取り出され
るのである。

本発明は、このような第１図、第２図及び第３図に示さ
れる如き、光部品を構成する電気光学素子４に関して、
その電気光学効果（結晶に電界をかけることにより、そ
の結晶の光学特性が変化する現象）が外部電界により悪
影響を受けないように、例えば第４図乃至第８図に示さ
れる如く、少なくとも、かかる電気光学素子４部分を導
電体にて取り囲み、外部電界から遮蔽するようにしたの
である。

因みに、第４図に示される本発明に従う実施例にあって
は、第１図に示される反射型の光電圧センサにおけるセ
ンサ本体部分１２（ロッドレンズ２、検光子兼偏光子３
、電気光学素子４、波長板７及びミラー８を含む）が、
銅板等の導電性の金属板からなる、導電体としての金属
製ケース１３内に密閉された状態で収容されており、ま
たこの金属製ケース１３が、外部電圧を、センサ本体部
分を構成する電気光学素子４の電極５に導くリード線６
に電気的に接続されている。

また、第５図に示される例においては、第１図に示され
る如き、反射型の光電圧センサのセンサ本体部分を収容
する、密閉されたハウジング１４の表面が、実質的に全
面に亘って形成された導電層（導電体）１５にて覆われ
、外部電界から電気的に遮蔽されるようになっている。

なお、この導電層１５は、ハウジング１４の表面に、金
属粉末や炭素粉末等の導電性物質を公知の方法にて所定
厚さに付着せしめたり、金属箔等の導電板を張り付けた
り、或いはメッキを施したすすること等によって形成さ
れるが、一般に前記導電性物質を混入せしめた導電性塗
料の塗布によって塗膜を形成することにより、目的とす
る導電層１５が有利に形成されることとなるのである。

そして、このような導電層１５は、また、ハウジング１
４内に収容される電気光学素子４に対して電圧を印加せ
しめるためのリード線６に対して電気的に接続されてい
るのである。

さらに、第６図に示される例にあっては、第２図に示さ
れる如き透過型の光電圧センサに対して本発明が適用さ
れたものであって、そこにおいては、上記第５図の例と
同様に、光電圧センサにおけるセンサ本体部分（ロッド
レンズ２、偏光子３、電気光学素子４、波長板７、検光
子９及び受光側ロッドレンズ１０を含む）を収容する、
密閉されたハウジング１４の全表面に亘って、導電体と
しての導電層１５が設けられており、またこの導電層１
５は、前例と同様に、リード線６の一つに電気的に接続
されているのである。

なお、これらの実施例では、何れも、光電圧センサにお
けるセンサ本体部分（１２）の全ての構成要素が、導電
性のケース１３や導電層１５を設けたハウジング１４内
に収容され、外部電界から遮蔽された構造となっている
が、本発明では、かかるセンサ本体部分（１２）を構成
する電気光学素子４部分が、少なくとも、そのような導
電体にて囲まれて、外部電界から遮蔽された構造であれ
ば、如何なる構造であっても良いのである。

そして、このように、光部品の少なくとも電気光学素子
４部分を導電体によって外部電界から遮蔽することによ
って、かかる電気光学素子４における電気光学効果は、
電圧印加電極５．５によって発生せしめられる電界のみ
によって生じることとなり、以てそのような電気光学効
果に基づいて、正確な測定電圧或いは信号電圧を検出し
得ることとなったのである。

なお、上記の第４図乃至第６図に示された実施例にあっ
ては、それぞれの導電体（１３，１５）が電圧印加端子
（６）の一端に接続されているが、これに代えて、第７
図や第８図に示されている如く、そのような導電体（１
３，１５）を接地することも有利に実施され、このよう
な電圧印加端子（６）の一端に対する接続や接地によっ
て、外部電界の遮蔽効果をより効果的に奏せしめ得るの
である。

ところで、上記した本発明の効果は、例示の装置を用い
て行なった試験の結果からも、明らかなところである。

試験例　１電気光学素子（４）として、Ｚ軸が光路方向と一致し、
且つかかる光路と平行になる４　＊ｘ　Ｘ　５　ｎ＋面
に電極（５）を設けた２龍ｘ４ｇｘ５．の大きさのＬｉ
Ｎｂ０＋単結晶を用いて、第１図に示される反射型の光
電圧センサを作製した。なお、この光電圧センサのセン
サ本体部分から取り出される透過光は、図示しないフォ
トダイオードで受光し、そしてそのフォトダイオード出
力を電圧に直した後、直流成分と交流成分とに分け、更
に交流成分を直流成分で除算した後、検出器出力とする
ような演算回路を用い、伝送損失等の影響がなくなるよ
うにした。また、このセンサに５０ｖ、６０Ｈｚの交流
信号を印加したときの検出器出力は、５００ｍＶであっ
た。

この状態において、電極（５）面及び光路に対し垂直な
方向に、外部から静電界を加えたとき、検出器出力は下
記第１表のようになった。

第１表一方、かかるセンサを、第３図に示されるように、シー
ルドした。即ち、そのようなセンサのセンサ本体部分（
１２）を１００μ厚の銅板からなるケース（１３）内に
密封し、また電圧印加端子（６）の一方を該ケースを構
成する銅板に接続して、センサに５０Ｖ、６０Ｈｚの交
流信号を印加した上、上記の如き各種の静電界を加えた
ところ、検出器の出力変化は何等認められなかった。

また、上記の如き銅板によるシールドに代えて、第４図
に示される如く、センサパッケージ（ハウジング１４）
に銀混入導電性エポキシ樹脂を所定厚さに塗布して、導
電層（１５）を形成した状態下において、センサに５０
Ｖ、６０Ｈｚの交流信号を印加せしめ、更に上記と同様
にして、各種の静電界を作用せしめたところ、検出器の
出力変化は何等認められなかった。

試験例　２電気光学素子（４）として、４ｎ×７龍ｘ５゜の大きさ
を有し、光路と垂直な７　＊ｍ　Ｘ　５　璽ｍの面に透
明電極（５，５）を設けたＢｉ、□Ｓｉｎ、。結晶を用
い、第２図に示される光電圧センサを作製した。また、
検出回路は、試験例１と同じ構成のものを用いた。そし
て、この電圧センサに１００Ｖ、６０Ｈｚの交流信号を
印加したところ、検出器出力は１．５０　Ｖであった。

かかる状態において、電極（５）面に垂直で、光路に平
行に外部から静電界を加えたところ、検出器出力は、下
記第２表のようになった。

第２表一方、かかる光電圧センサを、第５図に示される如く、
シールドした。なお、ここでは、導電層（１５）の形成
されたハウジング（１４）に代えて、１００μ厚の銅板
からなる密閉可能なケース（１３）を用い、その中にセ
ンサ本体部分を収容すると共に、そのようなケースと電
圧印加端子（６）の一端とを電気的に接続せしめた。

そして、そのような状態下において、上記と同様にして
各種の静電界を加えたところ、かかる静電界による検出
器出力の変化を認めることが出来なかった。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明は、光部品を構
成する少なくとも電気光学素子部分を、所定の導電体に
より、外部電界からシールドするようにしたものであっ
て、これにより、静電気等の外部電界に影響されること
なく、測定電圧或いは信号電圧を高精度に測定すること
が可能となったものであり、そこに、本発明の大きな工
業的意義が存するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、光電圧センサのセンサ
本体部分を示す構成図であり、第３図は光変調器の構成
を示す説明図であり、また第４図乃至第８図は、それぞ
れ、本発明に従う光電圧センサの異なる構成の例を示す
説明図である。１：光ファイバー　　　２：ロソドレンズ３：偏光子　
　　　　　４：電気光学素子５：電圧印加電極　　　６
：リード線７：波長板　　　　　　８：ミラー９：検光子１０：受光側ロッドレンズ１）：受光側光ファイバー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）印加電圧に応じて透過光を変調する電気光学素子
を含む光部品において、少なくとも該電気光学素子部分
を外部電界から遮蔽する手段を設けたことを特徴とする
光部品。
（２）前記手段が、導電体で遮蔽した特許請求の範囲第
１項記載の光部品。
（３）前記導電体が、前記電気光学素子に対する電圧印
加端子の一端に接続されている特許請求の範囲第２項記
載の光部品。
（４）前記導電体が、接地されている特許請求の範囲第
２項記載の光部品。
（５）前記導電体が、前記電気光学素子を少なくとも収
容する、密閉されたハウジングに形成された導電層にて
構成される特許請求の範囲第２項乃至第４項の何れかに
記載の光部品。
（６）前記導電層が、導電性塗料の塗布によって形成さ
れた塗膜である特許請求の範囲第５項記載の光部品。
（７）前記導電体が、前記電気光学素子を少なくとも収
容する、金属導体からなるケースにて構成される特許請
求の範囲２項乃至第４項の何れかに記載の光部品。
（８）前記光部品が、光センサの一部を構成する特許請
求の範囲第１項乃至第７項の何れかに記載の光部品。
（９）前記光部品が、光変調器の一部を構成する特許請
求の範囲第１項乃至第７項の何れかに記載の光部品。