JPS6347723A - 光学素子複合体よりなる光センサ - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、電気光学効果または磁気光学効果を用いた
光学素子複合体よりなる光センサに関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の光センサとして、例えば第１図に示すも
のがあった。第１図において、１は光源、２は光ファイ
バ、３は電極９を有した電気光学結晶、４ａは偏光子、
４ｂは検光子、５は１／４　λ板、６はロッドレンズ、
７は受光器であり、３〜６の光学素子はそれぞれ合成樹
脂８で各々相互に接着されている。

このセンサの動作原理は、電気光学効果および磁気光学
効果を利用しており、電気光学効果、磁気光学効果とは
結晶にそれぞれ電界あるいは磁界をかけることにより結
晶の光学特性が変化する現象をいい、例えばリチウムナ
イオベー）　（ＬＩＮｂＯｓ）、あるいは１３ｉ、、Ｓ
ｉＯ□。単結晶等のポッケルス素子を使用した光センサ
では、光源（１）　ｌｊ：、ら出射した光は、偏光子を
通過し直線偏光となり、電気光学結晶素子を通過し楕円
偏光となる。楕円偏光となった光は検光子を通過し、楕
円率に応じて光量が変わる。この光量は電気光学結晶素
子に設けた電極に印加した電圧に対応しており、この光
量を測定することにより被測定電圧を測ることができる
。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前述した光センサは温度の変化により出力が
大きく変化し、且つ経時変化も大きいと言う欠点があっ
た。

この発明は前記事情に鑑み、温度係数および経時変化の
少ない光学素子複合体よりなる光センサを提供すること
を目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は第１の光学素子とこれに隣接する第２の光学素
子との間に、該第１および第２の光学素子相互に接着さ
れた第３の透光体が挿入されており、該透光体の熱膨脹
係数α３と第１の光学素子の熱膨脹係数α１、第２の光
学素子の熱膨脹係数α２が、次式の関係１α１−α３１
くＩα１−α２１を満足する光学素子複合体よりなる光
センサにある。

本発明の光学素子複合体は、電気光学効果又は磁気光学
効果を有する光学結晶素子と、これに付随する各種の光
学素子、例えば検光子、偏光子、１／４　λ板およびロ
ッドレンズ等より成り、該電気光学効果又は磁気光学効
果を有する光学結晶素子と他の光学素子とを接着するに
際し、それら光学素子間に該光学結晶素子の熱膨脹係数
に近似した熱膨脹係数を有する透光体又は透光性素子を
介装し装着したことを特徴とするものである。

更に本発明は１／４　λ板、ロッドレンズと他の光学素
子間の熱膨脹歪に基づく光センサ出力の温度変化、経時
変化を低減するためこれらの光学素子の熱膨脹係数に近
似した中間層を配置して接着することを特徴とするもの
である。

（作　用） 本発明は、電気光学結晶素子が結晶に加わる応力により
屈折率等の電気光学特性が変化する性質を有するため、
電気光学結晶素子と、この素子に接着される他の光学素
子との熱膨脹係数の差により、光センサの温度が変化し
たとき、これ等光学素子間に加わる応力が変化し、これ
により電気光学結晶素子の屈折率等の電気光学特性が変
化し、光センサ出力に変化をきたすこと及び磁気光学素
子においては前記応力により磁気光学特性が変化するこ
とに着目してなされたものである。

電気光学結晶素子としては、リチウムナイオベー）　（
ＬｉＮｂＯ５）の外例えばリチウムタンタレート（Ｌｉ
ＴａＯ，）、Ｂ５０（Ｂ＋　１２３１０１２）、ＢＧＯ
（Ｂｌ＋２Ｇｅ０２ｏ）、磁気光学結晶素子としては鉛
ガラス、Ｚｎ５ｅ、　ＹＩＧ（イツトリウムアイアンガ
ーネットＹ３ＦｅＳＯ１２）等を用いることができる。

第３の透光体又は透光性素子としては、接着剤よりヤン
グ率の大きな材料、例えば非晶質のガラスあるいは各種
の透光性結晶、電気的に分離ｒ、た前記光学結晶と同一
の材料を用いることができる。

またその厚さは接着剤層より厚い事が望ましく通常１０
０μｍないし１０ｍｆｆ１が望ましい。

光学結晶素子又は他の光学素子とが複数個連接、される
場合、光学結晶素子又は他の光学素子との間或いは他の
光学素子相互間に介装される透光体又は透光性素子の熱
膨脹係数は漸次変化したものとするのが好ましい。

（実施例） 以下に実施例を用いて説明する。

実施例１ 電気光学結晶３として２　Ｘ　３　ＸＩＯの大きさを有
するＬｔＮｂＯｓ単結晶を用い、偏光子４ａｓ検光子４
ｂにルチル単結晶を用い１／４　λ板５に水晶を用いた
。

また、熱膨脹係数はＬｉＮｂＯ５が１６７　Ｘｌ０−’
／ｌ　（Ｃ軸垂直）、水晶の熱膨脹係数が８０Ｘ１０−
’／ｌ：　（Ｃ軸垂直）　、１．３　Ｘｌ０−’／ｌ’
　（Ｃ軸平行）およびロッドレンズ６の熱膨脹係数が１
０５　Ｘｌ０−’／ｌ：であった。これ等部品を第１図
に示した構成で各部品をエポキシ樹脂で接着し、光セン
サを製作し、さらに光センサ測定精度を上げるため受光
器の出力信号として交流電圧を直流電圧で電気的に除算
する回路構成をとった。

この光センサに５ＱＶ、　５ＱＨｚの交流信号を印加し
恒温槽内に光センサを入れ一２０℃〜８０℃の間で出力
信号の温度変化を測定したことろ、１０％の出力変動が
あった。

一方、第２図に示すようにＬ＋ＮｂＯ，単結晶３とロッ
ドレンズ６およびＬｉＮｂＯ３単結３と１／４　λ板５
の間に熱膨脹係数１４３　ｘｌＯ−’／ｌ：で厚さ０．
５ｍａ＋のガラス１０をそれぞれ挿入し同様に樹脂で接
着し光センサを作成し、同様の試験条件にて試験したと
ころ１％の出力変動となり著しく改善された。

実施例２ 電気光学結晶素子３として２×３Ｘ５ｍｆｆｌの大きさ
を有するＬｉＮｂＯ５単結晶を用い、偏光子、検光子を
兼ねた光学素子にルチル単結晶を用い１／４　λ板５に
水晶を用い、またガラス１０として、熱膨脹係数１６５
　Ｘｌ０−ｆｆ　／　℃を有するガラス１０ａと熱膨脹
係数１３０　Ｘｌ０−’／ｌ：を有するガラス１０ｂと
熱膨脹係数１００　Ｘｌ０−’／ｌ：と組み合わせた複
合ガラスを使用し、第３図に示した構成の光センサを作
成した。

第３図においては、受光器７を光源ｌと偏光子４との間
に介装した分岐点１２を介して接続し、光２．学センサ
の最後の光学素子である１／４　λ板５にミラー１１を
設け、ミラー１１を利用して最後の光学素子５で得られ
た出力を反射して、分岐器１２を介して出力を受光器７
で受光するように構成した。

この先センサの温度−２０℃から８０℃の間での出力信
号の温度変化は０．３％であり、従来の構成即ち複合ガ
ラス１０を用いないものの光センサの出力信号の温度変
化６％に比べ著しく改善された。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、光センサ出力の温度変
化を著しく低減せしめ、より実用性の高い光センサを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光学素子複合体よりなる光センサの構
成図、 第２図および第３図は本発明の光学素子複合体よりなる
光センサの構成図を示すものである。 １・・・光源　　　　　　２・・・光ファイバー３・・
・電気光学結晶素子 ４ａ・・・偏光子　　　　　４ｂ・・・検光子５・・・
１／４　λ板　　　　６−・・ロッドレンズ７・・・受
光器　　　　　訃・・接着剤９・・・電極　　　　　　
ｌＯ・・・ガラス１１・・・ミラー　　　　　１２・・
・分岐器特許出願人　　日本碍子株式会社 第１図 第２図 第３図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年ＬＯ月３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の光学素子とこれに隣接する第２の光学素子と
   の間に、該第１および第２の光学素子相互に接着された
   第３の透光体が挿入されており、該透光体の熱膨脹係数
   α＿３と第１の光学素子の熱膨脹係数α＿１、第２の光
   学素子の熱膨脹係数α＿２が、次式の関係 ｜α＿１−α＿３｜＜｜α＿１−α＿２｜を満足する事
   を特徴とする光学素子複合体よりなる光センサ。 ２、電気光学効果または磁気光学効果を有する光学結晶
   素子と他の光学素子とを接着するに際し、それら素子間
   に該光学結晶素子の熱膨脹係数に近似した熱膨脹係数を
   有する透光性素子を設置したことを特徴とする光学素子
   複合体よりなる光センサ。 ３、光学結晶素子又は他の光学素子とが複数個連接され
   る場合、光学結晶素子又は他の光学素子との間或いは他
   の光学素子相互間に介装される透光体の熱膨脹係数は漸
   次変化したものとする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の光学素子複合体よりなる光センサ。