WO1995002191A1 - Capteur optique de champ electrique - Google Patents

Description

明 細 書 光電界センサ [技術分野]

本発明は， E M C測定 （ノイズ測定） に代表される， フィールド内の 電界強度を測定するために用いる光電界センサに関するものである。

[背景技術]

光導波路を分岐後， 分岐された一方または両方の光導波路に結晶軸に 平行な電界を印加して導波光の位相を変動させ， 再び合波させる形状の 光導波路マッハツエンダ一干渉計は， その印加電界によって合波後の光 強度を変動させることから， 光強度の測定により電極部に接続されたァ ンテナに印加される電界強度を測定するような電界センサとして用いら れる。 マッハツェンダー干渉計の出射光強度は， その電極への印加電界 に対して三角関数波曲線を示す。

第 1図 （a ) は従来の光電界センサの一例を示す図である。 図示のよ うに， 光電界センサは， L i N b 0。 基板上に T i拡散により光導波路 型分岐干渉計を作製し， 分岐した 2本の光導波路の内の 1本に電極を設 けて光変調器を構成し， この光変調器をプラスチック等の容器 1に収納 固定し， 光変調器の電極をアンテナ 2に接続している。 そして， 光変調 器の光入射側に偏波保持フアイバー 3 , 光出射側にシングルモードファ ィバ 4を接続して構成している。 自然または強制発生した電界は， ァ ンテナを通して前記電極に伝わり， 光導波路に位相変調を生じさせる。 この後合波された光は， 強度変調を起こすため， 電界に応じた光強度を 得られる特徴を有している。

第 2図は従来の光導波路マッハツユンダー干渉計を示す図で， 第 1図 ( a ) の光変調器に用いられている。 第 2図で示すように， 光導波路マ ッハツヱンダー干渉計は， 光導波路 1 2 , 1 2を分岐後， 分岐された一 方または両方の光導波路 1 2 , 1 2に結晶軸に平行な電界を， 変調電極 2 2 , 2 2を介して印加して導波路の位相を変動させ， 再び合波させる 形状を備えており， その印加電圧によって合波後の光強度を変動させる ことから， 光強度の測定により， 変調電極 2 2 , 2 2に印加される微小 電圧を介してァンテナ 2に印加される電界強度を測定するような電界セ ンサとして用いることが可能である。

第 3図は第 2図のマツハツユンダー干渉計の光変調特性を示す図であ る。 第 3図に示すように， マッハツェンダー干渉計によって強度変調さ れた光の出力強度 （相対強度） は， 印加電圧に対して三角関数波 （正弦） 曲線に従って変化する。 そこで， 印加電圧 0 Vの時に， この三角関数波 の直線的な変化部分 （極大値と極小値の中点） に光強度が位置するよう に調整 （光学バイアス調整） しておけば， 電界センサとして印加電界に 対する光強度の変化量が比例関係を示すことになり， 印加電界を光強度 で測る事ができる。 つまり， 電界センサとして用いる場合にはこのよう な特性を必要とする。

しかし， 従来の光電界センサにおいて， 電極間は数^ mと非常に狭く， その電極間にアル力リイオン等の異物が混入すると， 電極間に電圧が印 加された時に蓄電圧として残留し， 印加電圧に対する光変調度が変動し てしまう。 高周波よりむしろ低周波でこの変動は起こりやすい。 （直流 電圧が一番影響を受ける D C ドリフト） こうなつてしまっては， 光電界 センサの測定精度を劣化させることになる。 また， この種の光電界セン ザに温度変化を与えると， 結晶内部でキヤリアが発生しその移動が起こ り， 電極近傍に不均一に蓄電し， 内部電界を生ずるため， 結果として出 射光が不安定 （温度ドリフト） になってしまう。 この特性変動は， 温度 変化が急激であるほど顕著であり， 非常にゆるやかな温度変化であれば， 変動は小さい。 この温度ドリフ トを第 1図 （b ) , 及び第 1図 （c ) を 用いて簡単に説明する。 第 1図 （b ) では， 光電界センサは， 周囲の温 度が室温よりも高い温度 3 0 °Cという条件下に置かれている。 このとき， 偏波保持ファイバー 3 (第 1図 （a ) ) に入射する光が， 従来の光電界 センサを通りシングルモードファイバー 4から出力される正常な光の波 形が Aで， 横軸が印加電界， 縦軸が光強度を表しており， ここではアン テナへの印加電界が 0 [ V ] の時， 光強度が極大値と極小値の中点にあ るように調節されている。 正常な動作を行っているときは， 第 1図 （b ) に示す同様な波形を有する。 温度ドリフ トを受けた場合， 第 1図 （c ) に示すように， シングルモードフアイバ一 4から出射する光の波形は B となる。 波形 Bではアンテナへの印加電界が 0 [ V ] のとき， 光強度が 入射光の波形 Aより位相で ΤΓ Ζ 4ズレている。 このズレが温度ドリフ 卜 であり， 光電界センサの温度特性を劣化させ， 感度を不安定にする。

この温度特性改善対策として， 従来の光電界センサに用いられる光変 調器では， 光学結晶にドリフ トした量と等しく極性が逆となる歪を， ぺ ルチュ素子等による物理的応力を印加したり変調電界に歪と逆の電界を 追加する， 等の間接的な補償方法はあった。 また， この特性変動は， 基 板表面に導電性膜を形成し， 結晶内の電荷を相殺するような構造をとる ことで， 防止することができることが知られている。

しかし， 実質的に温度特性の劣化原因となる光変調器への熱伝導を， 抑制するような構造を持った光電界センサは， 従来にはなかった。 また， 上記したように， 光変調器の出力をモニターし温度ドリフ ト量を測定， これを相殺する歪を加えるためには， これらの機構を動作させるための 装置が必要となり， 更に， 精度も要求される。 更に， 上記したように， 一般的な光変調器としては， 半導体膜 S i等の導電性膜でこの特性変動 を抑えているが， スパッタゃ真空蒸着の方法が採られているため， その 工程時間の長期化が問題となっていた。

一方， 通常上記したようなマッハツェンダー干渉計を作製すると， 基 板となる L i N b 0 ₃ 特性や素子の製作条件等によって， 前記印加電圧 に対する光変調特性は違ってくる。 具体的には， 半波長電圧や損失等の 特性の再現性はとれるが， 印加電圧◦ Vでの光強度を， 電界センサとし て必要とされる極大値と極小値の中点に合わせることはむづかしい。 そ のため， 作製後の導波路に歪みを与えて調整する方法 （光学バイアス調 整） がとられるのが一般的である。

また， 電界センサは， 金属製のアンテナによって電界を受け， 光変調 器の電極部分に印加電圧を発生させる形状を用いている。 この時， セン ザの周りにアンテナ以外の金属が存在すると， 電界センサの周りに発生 している電界を乱してしまう。 このことから， アンテナ以外の金属成分 を除去するため， そのパッケージも非金属で作製するのがよい。 一般的 にはプラスチック等の樹脂を用いている。 このようにして作られた電界 センサは， その特性から数 m V Z mオーダーの電界強度を測定するため， その周りに発生する電界の影響を受け易い。 また， プラスチック等の樹 脂製のパッケージ等で発生する静電界は， 光学バイアスを変動させる程 にも達する。 このようなパッケージによる静電界は， 湿度等の変動に大 きく関与してしまうため， 常に一定の光学バイアスの素子にすることは， 困難である。 し力、し， 静電界による光学バイアス移動を補償するため， 従来はパッケージ後の光学バイアスの調節に重点がおかれていた。

そこで， 本発明は， パッケージ後のパッケージ材からの静電界を除去 すると共に， マッハツユンダー干渉計の温度ドリフ卜による光学バイァ ス変化を除去する光導波路素子の保温性を高めることを一つの目的とし ている。 また， 本発明は， 光電界センサ外部の熱変動が光学結晶に熱伝導され るのを抑える構造により， 精度を要求される装置が不要で， かつ温度特 性を向上する事が可能な光電界センサを提供することをもう一つの目的 としている。

また， 本発明は， 安価で簡単な工程により導電性膜を形成した光電界 センサを提供することをさらにもう一つの目的としている。

また， 本発明は， 異物が混入しやすい電極間に安定な特性を有する物 質を塗布することにより， 外界との干渉を遮断し， 汚れや異物の混入を 容易に防止できる光電界センサを提供することを他の目的としている。 更に， 本発明は， パッケージ後のパッケージ材からの静電界を除去し， 測定電界に擾乱を与えない構造を有する光電界センサ^提供することを さらに他の目的としている。

[発明の開示]

本発明によれば， 光学結晶を含む光学部品により構成され， 自然また は強制発生する電界の強度を， この電界を通過する光の強度， 位相， 及 び偏光方向の内の少なくとも一種が変化するのを利用して測定する光電 界センサにおいて， 前記光学部品が， 断熱性を有する素材及び表面を帯 電防止処理したプラスチック素材のうちの少なくとも一種を用いたパッ ケージの中に配置されていることを特徴とする光電界センサが得られる。 ここで， 本発明において， 前記断熱性を有する素材はセラミ ック素材 及びガラス素材から選択された少なくとも一種であることが好ましく， セラミ ツク素材の代わりに， 石英などを含めたガラス部材を用いても良 い。 またいづれの場合にもパッケージの表面の一部または全部 （内面も 含む） を梨地 （ゴバ擦り） 状に加工すると良い。

また， 本発明においては， 従来用いられていたプラスチック等の樹脂 表面に半導体並みの導電率を持たせる事によって帯電防止を可能とした 表面を帯電防止処理したプラスチック素材を用いている。 このプラスチ ック素材は， 塩化ビニールを含む素材であることが好ましい。

また， 本発明において， 前記電界は， 前記光学結晶に接続されたアン テナを介して印加されることが好ましい。

また， 本発明において， 更に， 前記パッケージは， 発泡スチロール樹 脂等の断熱効果を有する材料で固定包囲されていることが好ましい。 また， 本発明の光電界センサにおいて， 前記光学部品は， 電気光学効 果を持つ光学結晶基板上に形成された光導波路近傍に少なくとも一対の 変調電極を配置し， 前記一対の変調電極に自然または強制発生する電界 を導く構成を有することが好ましい。

また， 本発明によれば， 電気光学効果を持つ光学結晶基板上に形成さ れた光導波路近傍に少なくとも一対の変調電極を配置し， 前記一対の変 調電極に自然または強制発生する電界を導く事によって生じる光強度， 位相， 及び偏光方向のうちの少なく とも一種の変化を利用して電界強度 を測定するようにした光電界センサにおいて， 前記光学結晶基板全面に 導電性の樹脂を塗布すること及び前記変調電極間にシリコン樹脂を塗布 することことの内の少なく とも一種の処理を施されていることを特徴と する光電界センサが得られる。

即ち， 本発明においては， 導電性膜として導電性樹脂膜を用い， この 導電性膜を結晶基板全面に塗布した事により， 温度変化によって発生す る不安定な電荷を移動させて相殺する構造をとる。 尚， 使用する導電性 膜は， ドリフ卜に影響の無いよう， 抵抗値や材質を吟味する必要がある c また， 本発明においては， シリコン樹脂を利用する。 この物質は外界と の遮断性がよいばかり力、， 速乾性に富み， 塗布も容易に行えるという利 点を有する。 また， よけいな不安定イオンが存在しないので， それ自身 が電圧変動を導くような異物にならず， 長期信頼性に富んだ物質である ことに着目されている。 更に， 本発明において， 前記光学結晶基板の周 囲は断熱効果を有する材料で固定包囲することが好ましい。 即ち， 本発 明においては， 熱伝導率の低い材料， 気泡を含んだ材料， これら両方を 兼ね備えた材料等の， 断熱効果を有する材料でできた容器に光変調器を 収納固定する， あるいは， 光変調器を収納固定した容器を断熱効果を有 する材料で覆うことで， 光変調器外部からの熱伝導を抑えるものである _c [図面の簡単な説明]

第 1図 （a) は従来例に係る光電界センサの構造を示す図；

第 1図 （b) 及び （c) は第 1図 （a) の光電界センサの光強度と電 界との関係の温度による影響の説明に供する図である。

第 2図 （a) は第 1図 （a) の光電界センサを示す平面図；

第 2図 （b) は第 2図 （a) の光電界センサの入力光の時間と光強度 との関係を示す図；

第 2図 （c) は第 2図 （a) の光電界センサの電界信号の電圧と時間 との関係を示す図； .

第 2図 （d) は第 2図 （a) の光電界センサの出力光の時間と光強度 との関係を示す図；

第 3図は第 2図の光電界センサの印加電圧による光変調特性を示す図 第 4図は本発明の実施例 2である光電界センザの構成をパッケージの 上半分を取り除いて示した斜視図；

第 5図 （a) は本発明の実施例 3に係る光電界センサを示す図； 第 5図 （b) 及び （c) は第 5図 （a) の光電界センサの光強度と電 界との関係の温度による影響の説明に供する図；

第 6図 （a) は本発明の実施例 4に係る光電界センサを示す平面図； 第 6図 （b) は第 6図 （a) の光電界センサの A— A -断面図； 第 7図は第 6図の光電界セ'ンサの印加電圧と出力光との関係を示す図 第 8図 （a ) は本発明の実施例 5に係る光電界センサを示す平面図； 第 8図 （b ) は第 8図 （a ) の光電界センサの B— B '断面図； 第 9図は第 8図 （a ) 及び （b ) の光電界センサの印加電圧と出力光 との関係を示す図；及び

第 1 0図は本発明の実施例 6に係る光電界センサを示す図である。

[発明を実施するための最良の形態]

以下， 本発明をより詳細に説述するために添付の図面に従って， これ を説明する。

(実施例 1 )

本発明の実施例 1に係る光電界センサは， 第 1図 （a ) に示す従来の 光電界センサとは， 容器 1が従来例はプラスチック製であるのに対して， 実施例 1では， 硝子容器である点が異なる他は同一の構成を有する。 即ち， 光電界センサは， L i N b 0 ₃ 基板上に T i拡散により光導波 路型分岐干渉計を作製し， 分岐した 2本の光導波路の内の 1本に電極を 設け， この光変調器を硝子容器に収納固定し， 光変調器の電極をアンテ ナ 2に接続している。 そして， 光変調器の光入射側に偏波保持ファイバ ―, 光出射側にシングルモードファイバーを接続して構成している。 このような構成の実施例 1に係る光電界センサを 3 CTCの室温よりも 高い環境下でも， 光変調特性の変動は生じなかった。

(実施例 2 )

第 4図は本発明の実施例 2である光電界センサを石英パッケージの上 半分を取り除いてやや斜めから見た図である。 L i N b O。 Z基板 1 1 (結晶軸 Z方向） 上にマッハツエンダー干渉計パターンを T iパターン で作製した後， 熱拡散によって光導波路 1 2を作製した。 その後， 光導 波路 2の面に S i 0 膜を形成し， その上に変調用電極パターン 1 3を 形成した。 光導波路 1 2へのレーザ光の入出射の為， 端面研磨を施して 入射光側には定偏波光フアイバ 3を， 出射光側にはシングルモードファ ィバ 4を接続した。 このようにして出来た素子の光変調特性は先に説明 した第 2図に示すような形状を示し， 光電界センサとして最適と思われ るものを選別した。 その後更に， 変調用電極 1 3に電界検知用のアンテ ナ 6を接続して全体を石英パッケージ 7に納めた。 パッケージ組上げは 有機接着剤を使用して， 外気が内部素子に影響を与えないように密封し た。 一方比較のために， ノ、。ッケージにアクリル系プラスチックを用い た従来型の光電界センサを用意した。 ここで， このそれぞれの素子は光 変調特性が同一であるものを用いている。

本発明の効果を実証するため， できあがった各素子を電極を短絡させ た状態で， アクリルスポンジでくるみ， 1日室温で放置することでパッ ケージ静電界を印加した後， それぞれ光電界センサの光変調特性を測定 したところ， 従来型のものは光学バイアスの変動が確認されたが， 本発 明の光電界センサには変動が認められなかった。 また， 外部温度変化に 関しても， ァクリル系プラスチック製パッケージの従来の光電界センサ で光学バイアスの変動が起こる状況下 （室温 + 1 CTC ) でも， 本発明の 石英パッケージを用いた光電界センサでは光学バイアス変動は起こらな

Ώ、っナこ ₀

また， 本発明の光電界センサーとして石英パッケージに梨地加工を施 したものについて上と同様に比較したところ， 上の場合以上によい結果 が得られた。 更にパッケージとしてセラミ クスを用いたものでも， 石英 の場合と同じような結果が得られた。

上述した本発明の実施例 2による光電界センサは， パッケージとして ガラス （石英） もしくはセラミクスを用いることにより， 組み込み後の 光変調特性が変化することなく， 室温からの温度変化に対しても光学バ ィァスを変動させることがない安定した特性が得られた。 すなわち， 本 発明の実施例 1による光電界センサは， 素子の保温状態が安定であるた め， 室温で使用する限り （主として使用される電波暗室内での E M C測 定は， 室温環境下で行われる） 温度ドリフトの影響は考えなくて済むた め， 温度ドリフト対策の加工工程を除去した生産性の良い光電界センサ を提供する事ができる。

本発明の実施例 2において， このような手法を用いる事により， パッ ケージ材質から発生する静電界は無くなり， また， 外部温度の変化によ るパッケージ内部への温度変化の影響は小さくなる。

(実施例 3 )

第 5図は本発明の実施例 3に係る電界センサを示す図である。 第 5図 に示すように， L i N b 0 ₃ 基板上に T i拡散により光導波路型分岐干 渉計を作製し， 分岐した 2本の光導波路の内の 1本に電極を設け， この 光変調器を硝子容器 1に収納固定し， 光変調器の電極をアンテナ 2に接 続している。 光変調器の光入射側に偏波保持ファイバー 3 , 光出射側に シングルモードフアイバー 4を接続しており， これらを合わせて光電界 センサとしている。 第 5図ではこの光電界センサの周囲が 3 0 °Cという 条件下に置いている。 このとき， 偏波保持ファイバ一 3に入射する光が この光電界センサ本体を経てシングルモードフアイバー 4から出射する 光の正常な波形がじで， 横軸が印加電界， 縱軸が光強度を表しており， ここではアンテナへの印加電界が 0 [ V ] の時， 光強度が極大値と極小 値の中点にあるように調節されている。 以上までは， 実施例 1と同様の 構成を有する。 本発明の実施例 3に係る光電界センサは， 断熱効果を有 する発泡スチロール 5で覆われている点で実施例 1とは異なる。

本発明の実施例 3に係る光電界センサにおいては， 第 5図 （b ) に示 すように， 偏波保持ファィバー 3に入射する光がこの光電界センサを経 てシングルモードフアイバー 4から出射する光の正常な波形を Cとして 0点調整をしたときに， ここではアンテナへの印加電界が 0 [ V ] の時， 光強度が極大値と極小値の中点にある点で従来と同様であるが， しかし， 第 5図 （c ) に示すように， シングルモードファイバー 4から出射する 光の波形 が， 波形 Cと重なり， 温度ドリフ トを受けていない点で異な る。 即ち， 波形 Dではアンテナへの印加電界が 0 [ V ] のとき， 光強度 が〇 [ V ] となっており， 正常の出射光の波形 Cから変動していない。 よって， 発泡スチロール 5によって， 光電界センサの温度ドリフ ト （第 1図 （c ) 参照） が抑制され， 温度特性が良好で， 安定した感度が得ら れている。

以上のような結果から， 本発明の実施例 3による断熱効果を有する材 料を用いた光電界センサは， 周囲の温度変化による温度ドリフ卜の影響 を抑制し， 温度特性の向上をはかり， センサの感度を安定に保つ事がで きる。 また， 本発明の実施例 3においては， 光電界センサの周囲温度変 化による影響が， 光変調器の光学結晶には小さく抑えられ， 温度特性が 良好な光電界センサを提供する事が可能となる。 また， 本発明の実施例 3においては， 従来問題となっていた光電界センサの温度特性向上に寄 与するばかりでなく， 比較的安価で工程時間の要しない， 生産性のよい 光電界センサを提供することが可能になる。

(実施例 4 )

第 6図は本発明の実施例 4に係る光電界センサの要部を示す図である。 第 6図に示すように， L i N b 0 ₃ 結晶 X基板 1 1上に T i (膜厚 8 0 O A ) 熱拡散光導波路 （以下， 単に光導波路と呼ぶ） 1 2を， 分岐後再 び合流するような分岐干渉型光導波路に形成し， 分岐後合流するまでの 間に変調電極 1 3を形成したマツハツユンダ一形光干渉計 2 0を作製し た。 素子の両端に 7 5 m mの微小ダイポールアンテナ （図示せず） を 2 本それぞれの変調電極 1 3に第 2図に示すものと同様に接続した。 この 光入力側には定偏波光ファイバを， 出力側にはシングルモ一ド光ファィ バを接続した （図示せず） 。 入力光は 1 . 3 ^ m波長のレーザ光とし， 出力された光は O Z E変換して測定した。 このようにして作製された光 電界センサの微小ダイポール部に直流電圧を印加して印加電圧に対する 光出力の強度変化から， 半波長電圧 V TTを導いた。

このようにして作製された光電界センサの光変調器部に， 本発明の導 電性スプレを塗布して導電性樹脂膜 1 4を形成し （工程時間 5秒 個程 度であった） ， 温度変化に対して出射光強度がどのように変化するかを 恒温漕内で確認した。 温度は— 1 0 °C〜 6 CTCで 1 0 °Cステツプで行つ た。 比較対照のため， 導電性スプレ等の加工を行わない光電界センサも 同様な試験を行った。 試験のデータは， 光強度から第 7図の S G曲線 2 5を元に電圧シフトとして取り扱い， 半波長電圧 Vで規格化した。

導電性スプレを使用しない光電界センサは， 光強度が安定せず， 2 5 付近でも強弱の変動が起こった。 また， 温度変化に対しても半波長電 圧以上のシフト量が確認された。 これに対して本発明を利用した光電界 センサは， 2 5 °C付近でも光強度変動はなく， 一 1 0 °C〜6 CTCの温度 環境下でも光学バイアスシフ ト量は， ± 0 . 3 % (半波長電圧で規格化） 以下であることが確認された。

以上のような結果から， 本発明の実施例 4によれば， 光電界センサの 温度特性向上に有効であることが確認できた。 また， 実施例 4からも本 発明が従来の方法に比べて非常に安価で容易な工程で済むため， 生産性 向上に大いに寄与することが確認された。 したがって， 本発明の実施例 4においては， 安価で簡単な工程により導電性膜を形成した光電界セン サを提供することができることが判明した。

(実施例 5 )

第 8図は本発明の実施例 5に係る光電界センサの要部を示す図である。 第 8図に示すように， L i N b 0 ₃ 結晶 X基板 1 1上に T i (膜厚 8 0 O A ) 熱拡散光導波路 1 2を， 分岐後再び台流するような分岐干渉型光 導波路に形成し， 分岐後合流するまでの間に変調電極 1 3を形成したマ ッハツユンダ一形光干渉計を実施例 4と同様に作製し， 実施例 5では光 導波路 1 2に隣接する変調電極 1 3部分にシリコン樹脂 1 7を塗布した。 素子の両端に 7 5 m mの微小ダイポールアンテナを 2本それぞれの変調 電極 1 3に接続した。 光入力側には定偏波光ファイバを， 出力側にはシ ングルモード光ファイバを接続した （図示せず） 。 入力光は 1 , 3 ;u m 波長のレーザ光とし， 出力された光は O Z E変換して測定した。 このよ うにして作製された光電界センサの微小ダイポール部に直流電圧を印加 して印加電圧に対する光出力の強度変化から， 半波長電圧 V TiTを導いた。 その結果を第 9図に示す。 このようにして作製された光電界センサに， 特性劣化の起こりやすい D C電圧 （1 2 V ) を印加 1 0 0時間放置して， D C ドリフト量を測定した。 同様にシリコン榭脂を塗布しない試料も測 定し， 比較の対称とした。

測定後， 粗悪な環境をつくるため， 一般水道水で加湿された 6 0 °C 6 0 %の恒温恒湿試験を 1 0 0時間行った後， 同様に D C ドリフト測定を 行ったところ， 初期 D C ドリフト量までの時間がシリコン樹脂を塗布し たものは変化しなかったのに対し， シリコン樹脂を塗布しない試料は 1 0倍以上も時間が短縮した。 また， 本発明の実施例 5においては， 異物 が混入しやすい電極間に安定な特性， 即ち， 余計なイオンを持たず， 信 頼性の良い， 物質を塗布することにより， 外界との干渉を遮断し， 汚れ や異物の混入を容易に防止できる光電界センサを提供することができる。 また， 本発明の実施例 5に係る光電界センサを利用すると， 工程が非常 に安易であるにも関わらず， D C ドリフト量の変動を抑え， 安定な光電 界センサを提供することができることが確認された。 また， 本発明の実 施例 5においては， シリコン樹脂を塗布する際の異物の混入を避けさえ すれば， 長期的に安定な特性を有する光電界センサを提供することが可 能となる。 また， 特定の設備を必要とせず， 作業自体が非常に容易であ るため， これによる工程時間の長期化はほとんどない。

(実施例 6 )

第 1 0図は本発明の実施例 6に係る光電界センサを示す図である。 第 1 0図をも参照して， L i N b O。 結晶 Z基板 2 1上に第 2図のような 従来と同様のマッハツエンダー干渉計パターンを T iパターンで作製し た後， 熱拡散によって光導波路 1 2を作製した。 その後， 導波路 1 2面 に S i 0 ₂ 膜を形成し， その上に変調電極 2 2のパターンを形成した。 光導波路へのレーザ光の入出射の為， 端面研磨を施して入射光側には定 偏波フアイバ 3を， 出射光側にはシングルモー ドファイバー 4を接続し た。 このようにしてできた素子の光変調特性は従来と同様に第 3図に示 すような特性を示す。 以上までは， 従来と同様の構成を有する。 その後, 本発明の実施例 6では， 更に， 変調電極 2 2に電界検知用 Tンテナ 2を 接続して全体を第 1 0図で示すようにパッケージした。 なお， 第 1 〇図 において， アンテナの図示は省略されている。 また， パッケージ組上げ は有機接着剤を使用して外気が内部素子に影響を与えないように密封し た。

このとき， 本発明の実施例 6に係る帯電防止処理を施した塩化ビニー ル板と比較のための何の処理も施していない塩化ビニール板の 2種類を 用いて， 別々にパッケージ組上げを行い帯電測定を行った。 まず， 先の 2種類のパッケージに同じ強さの電界を加え， 一定時間経過後にそれぞ れの帯電量を測定しその値を比較した。 その結果， 電界を加えた 3〇秒 後に， 本発明の実施例 6に係る帯電防止処理パッケージでは帯電量が殆 ど見られなかったのに対し， 何の処理も施していない比較例に係るパッ ケージでは印加電界強度の約半分に相当する帯電量が測定された。

以上のような結果から， 本発明の実施例 6によるパッケージを用いた 光電界センサは， パッケージの帯電による周囲電界への擾乱影響がない ため， 測定しょうとする電界のみを光変調する事が出来る。 更に， 本発 明の実施例 6においては， パッケージ後のパッケージ材からの静電界を 除去し， 測定電界に擾乱を与えない構造を有する光電界センサを提供す ることができる。 また， 本発明の実施例 6においては， プラスチック素 材を用いることにより， パッケ一ジ材質から発生する静電界をなくす事 が出来るようになり， 擾乱影響のない電界を測定出来る電界センサを提 供する事が可能となる。 また， 本発明の実施例 6においては， 光電界セ ンサの周囲温度変化による影響が， 光変調器の光学結晶には小さく抑え られ， 温度特性が良好な光電界センサを提供する事が可能となる。 また， 本発明の実施例 6においては， 従来問題となっていた光電界センサの温 度特性向上に寄与するばかりでなく， 比較的安価で工程時間の要しない， 生産性のよい光電界センサを提供することが可能になる。

以上， 説明したように， 本発明の実施例 1乃至 6においては， 光電界 センサ外部の熱変動が光学結晶に熱伝導されるのを抑える構造により， 精度を要求される装置が不要で， かつ温度特性を向上する事が可能な光 電界センサを提供することができる。

[産業上の利用可能性]

以上述べたように， 本発明の電界センサは， E M C測定 （ノイズ測定） に代表される， フィールド内の電界強度を測定するために用いるのに適 している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 光学結晶を含む光学部品により構成され， 自然または強制発 生する電界の強度を， この電界を通過する光の強度， 位相， 及び偏光方 向の内の少なくとも一種が変化するのを利用して測定する光電界センサ において， 前記光学部品が， 断熱性を有する素材及び表面を帯電防止処 理したプラスチック素材のうちの少なくとも一種を用いたパッケージの 中に配置されていることを特徴とする光電界センサ。

2 . 請求の範囲第 1項記載の光電界センサにおいて， 前記断熱性 を有する素材はセラミ ック素材及びガラス素材から選択された少なく と も一種であることを特徴とする光電界センサ。

3 . 請求の範囲第 2項記載の光電界センサにおいて， 前記パッケ 一ジの表面の主部を梨地加工したことを特徴とする光電界センサ。

4 . 請求の範囲第 1項記載の電界センサにおいて， 前記プラスチ ック素材は， 塩化ビニールを含むことを特徴とする電界センサ。

5. 請求の範囲第 1項記載の電界センサにおいて， 前記電界は， 前記光学結晶に接続されたアンテナを介して印加されることを特徴とす る光電界センサ。

6. 請求の範囲 1記載の電界センサにおいて， 更に， 前記パッケ —ジは， 断熱効果を有する材料で固定包囲されていることを特徴とする 光電界センサ。

7 . 請求の範囲第 6項記載の電界センサにおいて， 前記断熱性を 有する素材は発泡スチロール樹脂からなることを特徴とする光電界セン サ。

8. 請求の範囲第 1項記載の光電界センサにおいて， 前記光学部 品は， 電気光学効果を持つ光学結晶基板上に形成された光導波路近傍に 少なくとも一対の変調電極を配置し， 前記一対の変調電極に自然または 強制発生する電界を導く構成を有することを特徴とする光電界センサ。

9. 電気光学効果を持つ光学結晶基板上に形成された光導波路近 傍に少なくとも一対の変調電極を配置し， 前記一対の変調電極に自然ま たは強制発生する電界を導く事によって生じる光強度， 位相， 及び偏光 方向の内の少なくとも一種が変化することを利用して電界強度を測定す るようにした光電界センサにおいて， 前記光学結晶基板全面に導電性の 樹脂を塗布すること及び前記変調電極間にシリコン樹脂を塗布すること ことの内の少なく とも一種の処理を施されていることを特徴とする光電 界センサ。

1 0 . 請求の範囲第 9項記載の光電界センサにおいて， 前記光学結 晶基板の周囲は断熱効果を有する材料で固定包囲したことを特徴とする 光電界センサ。