WO2011148634A1 - 光ファイバ複屈折補償ミラー及び電流センサ - Google Patents

光ファイバ複屈折補償ミラー及び電流センサ Download PDF

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WO2011148634A1
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optical fiber
birefringent element
mirror
linearly polarized
light
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PCT/JP2011/002919
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良博 今野
佐々木　勝
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アダマンド工業株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G02B6/2726—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide
    • G02B6/274—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means in or on light guides, e.g. polarisation means assembled in a light guide based on light guide birefringence, e.g. due to coupling between light guides

Definitions

  • the present invention relates to a quantum cryptography device for transmitting quantum cryptography between a current sensor for detecting a current value of a power system, a magnetic field sensor, and a transmission unit and a reception unit connected via a transmission line in the field of optical communication.
  • the present invention also relates to an optical fiber birefringence compensating mirror used for an optical switch, a light source, an amplifier, an interferometer, an add drop, and the like, and the current sensor.
  • a wound-type current transformer has been widely used for current measurement of a power system of a power facility.
  • the winding type current transformer increases in size as the system voltage to be measured increases, and there is a problem that the cost and installation space increase.
  • GIS Gas Insulation Switch
  • a current sensor that uses the Faraday effect of the optical fiber itself and wraps the optical fiber around the current conductor to measure current
  • This current sensor makes linearly polarized light incident on an optical fiber, circulates this optical fiber around a conductor through which a current to be measured flows, and a magnetic field generated in proportion to the current causes the plane of polarization of the linearly polarized light in the optical fiber to change. Rotate by Faraday effect. At this time, the rotation angle of the polarization plane is proportional to the magnitude of the current to be measured. Therefore, the magnitude of the current can be obtained by measuring this rotation angle.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a current sensor described in Patent Document 1, which is an example of a current sensor using the Faraday effect of an optical fiber.
  • the current sensor 100 includes an optical circulator 101, a birefringent element 102, a Faraday rotator 103, and a sensor optical fiber 104.
  • the optical fiber 104 is arranged around the conductor 105 through which the current to be measured flows.
  • a Faraday rotator 103 is provided at one end of the optical fiber 104, and a mirror 106 is provided at the other end.
  • the birefringent element 102 and the optical circulator 101 are connected by an optical fiber, and the optical circulator 101 is connected in a direction in which light from the light source 107 is transmitted to the optical fiber 104 side.
  • the light emitted from the light source 107 and incident on the birefringent element 102 via the optical fiber 108 and the optical circulator 101 becomes linearly polarized light by the birefringent element 102 and enters the Faraday rotator 103.
  • the Faraday rotator 103 is composed of a magnet 109 and a ferromagnetic garnet 110 magnetically saturated by the magnet 109, and rotates the polarization plane of light transmitted through the ferromagnetic garnet 110 by 22.5 degrees.
  • the linearly polarized light transmitted through the Faraday rotator 103 is incident on the optical fiber 104 and undergoes Faraday rotation by the magnetic field generated by the current to be measured flowing through the conductor 105, and the polarization plane of the linearly polarized light has a rotation angle proportional to the magnitude of the magnetic field. Rotate.
  • the light propagating through the optical fiber 104 is further reflected by the mirror 106 and is again rotated by the Faraday effect by the magnetic field when propagating through the optical fiber 104 again, and is incident on the Faraday rotator 103 again. Since the light is transmitted again through the Faraday rotator 103 and the plane of polarization is further rotated by 22.5 degrees, the plane of polarization is reciprocally rotated by the Faraday rotator 103 by 45 degrees.
  • the light transmitted through the Faraday rotator 103 is propagated again to the birefringent element 102 and separated into two linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other.
  • One of the separated linearly polarized light is received by the light receiving element 112 via the optical circulator 101 and the optical fiber 111, and converted into an electric signal S1.
  • the other linearly polarized light is received by the light receiving element 114 via the optical fiber 113 and converted into an electric signal S2.
  • the signal processing circuit 115 processes the electrical signals S1 and S2 reflecting this change. By doing so, the Faraday rotation angle generated in the optical fiber 104 can be obtained. Then, the measured current is calculated from the determined Faraday rotation angle.
  • the transmission and transformation equipment such as the GIS described above has a large current, and in order to detect such a large current with an optical fiber, it is necessary to use a silica-based optical fiber having a large maximum measured current value.
  • FIG. 16 shows an example in which the measurement result varies depending on the operation of the circuit breaker in the GIS.
  • the measurement result when the system frequency is 60 Hz and steady is a waveform as shown in FIG.
  • the measurement result fluctuates greatly as shown in FIG.
  • a low birefringence optical fiber containing lead oxide is used for the optical fiber 104.
  • the reason why an optical fiber containing lead oxide is used is that the photoelastic coefficient is very small compared to a silica-based optical fiber, and the propagating polarized light is not easily affected by stress due to bending or vibration. .
  • the optical fiber containing lead oxide has a Verde constant indicating Faraday rotation ability of about 5 times that of the silica-based optical fiber, so that the maximum detected current is smaller than that of the silica-based optical fiber, resulting in a large current. It was disadvantageous for the measurement.
  • FIG. 18 shows the configuration of the Faraday mirror 123 described in Patent Document 2.
  • the Faraday mirror 123 interpolates the optical fiber 126, the optical fiber 127, and the convergent beam system integrated terminal having the spherical portion 128 formed at the tip thereof through the ferrule 125 in the center hole of the optical fiber holder 124, and protrudes the spherical portion 128.
  • a 45-degree Faraday rotator 129 and a mirror 130 were arranged opposite to each other, and sealed with a cap 132 on which a magnet 131 for magnetizing the Faraday rotator 129 was extrapolated.
  • the direction in which the light travels from the optical fiber 127 to the mirror 130 is defined as the forward direction
  • the direction in which the light travels from the mirror 130 to the optical fiber 127 is defined as the reverse direction
  • the light propagated through the optical fiber 127 in the forward direction and emitted from the spherical portion 128. Is rotated by 45 degrees by the Faraday rotator 129 and reflected by the mirror 130. Further, by transmitting again through the Faraday rotator 129 in the reverse direction, the polarization plane is further rotated by 45 degrees, and in the reverse direction, the polarization plane of light emitted from the optical fiber 127 and the spherical portion 128 is 90 degrees in the reverse direction. The light returns to the optical fiber 127 in the rotated state.
  • the vibration characteristics of the current sensor equipped with the Faraday mirror 123 are improved as compared with those when the mirror 106 is mounted, the vibration characteristics are insufficient for high-accuracy measurement, and the temperature characteristics are also poor.
  • the cause of this is that the Faraday rotator 129 has temperature characteristics and wavelength characteristics, and there is a limit to the thickness processing accuracy for determining the Faraday rotation angle of 45 degrees. This is because the birefringence of the optical fiber cannot be completely compensated because the Faraday rotation angle of the polarization plane when reciprocating is shifted from 90 degrees.
  • the wavelength and temperature characteristics of the current sensor are also deteriorated.
  • FIG. 19 shows the temperature dependence of the measured current value output from the current sensor connected to the Faraday mirror 123 as a specific error-temperature characteristic.
  • the ratio error decreases most near the temperature of 35 degrees, but when the temperature decreases or rises above 35 degrees, the fluctuation range of the ratio error increases non-linearly, and the temperature characteristics of the Faraday rotator 129 is the current sensor. It can be seen that the measured value of the current to be measured fluctuates.
  • a polarization plane rotating mirror having a ⁇ / 4 wavelength plate is used instead of the mirror 106 without using a Faraday rotator. It has been devised to optically connect to the end side.
  • a polarization plane rotating mirror provided with the ⁇ / 4 wavelength plate for example, Patent Document 3 is cited.
  • FIG. 17 shows the configuration of the polarization plane rotating mirror described in Patent Document 3.
  • the light When light is emitted from the light incident / exit end face 117a of the optical fiber 117 in the polarization plane rotating mirror 116 and is incident on the first birefringent element 118, the light has two directions of ordinary and extraordinary rays whose polarization directions are orthogonal to each other. Separated into two linear polarizations. Next, the two linearly polarized lights are incident on the second birefringent element 119. Since the first birefringent element 118 and the second birefringent element 119 are set so that the crystal axis directions on the respective optical surfaces are different by 90 degrees, the light transmitted through the first birefringent element 118 with an ordinary ray.
  • the two linearly polarized light always takes both the ordinary ray and the extraordinary ray when passing through the first birefringent element 118 and the second birefringent element 119, and the first birefringent element 118 and If the second birefringent element 119 has the same crystal axis direction and thickness, the optical path lengths are equal.
  • the two linearly polarized lights enter the ⁇ / 4 wave plate 120 and are converted into two circularly polarized lights having different rotation directions at the tips of the electric vectors.
  • the two circularly polarized light beams emitted from the ⁇ / 4 wave plate 120 are collected by the lens 121, reflected point-symmetrically at a point R on the surface of the mirror 122, the optical path of the circularly polarized light is switched before and after the reflection, and the circular light is reflected by the reflection.
  • the direction of polarization rotation is reversed.
  • the reflected circularly polarized light is transmitted again through the ⁇ / 4 wavelength plate 120 and converted into two linearly polarized light whose electric vector oscillation directions are different by 90 degrees.
  • the linearly polarized light becomes linearly polarized light in the y direction and the x direction in the optical path after reflection (return path), respectively.
  • the two linearly polarized light passes through the second birefringent element 119 and the first birefringent element 118 again, and is recombined into one light.
  • the light formed by the recombination is incident on the optical fiber 117.
  • the recombined light is incident on the optical fiber 117 before being incident on the optical fiber 117.
  • the difference in optical path length between the two lights reflected by the mirror 122 is eliminated.
  • the polarization plane rotating mirror 116 with respect to arbitrary polarized light emitted from the optical fiber 104, when the polarization main axis is rotated by 90 degrees and there is an elliptically polarized component, the polarized light whose rotational direction is reversed, In other words, it is converted into polarized light located directly on the Poincare sphere and incident on the optical fiber 104 to compensate for the birefringence of the optical fiber 104 and enable stable measurement of the current sensor 100.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to eliminate the occurrence of a number of coupling peak positions, thereby making it easy to align and assemble the birefringence generated in the sensor optical fiber in the current sensor. It is to provide an optical fiber birefringence compensation mirror that compensates to improve the vibration resistance of the current sensor and enables the current sensor to detect a large current, and the optical fiber birefringence compensation mirror is optically It is an object of the present invention to provide a current sensor with improved vibration resistance by being connected to the.
  • the optical fiber birefringence compensation mirror of the present invention is an optical fiber, a birefringent element, a lens, a magnet, and a Faraday rotation having a Faraday rotation angle of 45 degrees that is magnetically saturated by applying a magnetic field from the magnet.
  • Each component of the birefringent element, the Faraday rotator, and the mirror is arranged in the order of the birefringent element, the Faraday rotator, and the mirror from the light incident / exit end face of the optical fiber,
  • the optical fiber is a single mode type, Furthermore, The light propagating in the optical fiber is separated into two linearly polarized light beams, ie, ordinary and extraordinary rays orthogonal to each other by the birefringent element, and collected by the lens.
  • the two linearly polarized lights are transmitted through the Faraday rotator, so that their respective planes of polarization are rotated 45 degrees and reflected point-symmetrically at one point on the mirror surface,
  • the reflected two linearly polarized lights are transmitted again through the Faraday rotator, whereby the planes of polarization of the two linearly polarized lights are further rotated by 45 degrees,
  • the two linearly polarized lights are again incident on the birefringent element to be recombined into one light, and the recombined light is incident on the optical fiber.
  • the amount of shift of the extraordinary ray in the birefringence element in the optical fiber birefringence compensation mirror is at least twice the mode field diameter of the optical fiber. It is a feature.
  • the optical fiber birefringence compensating mirror of the present invention is An optical fiber, a first birefringent element, a second birefringent element, a lens, a magnet, and a Faraday having a Faraday rotation angle of 45 degrees that is magnetically saturated by applying a magnetic field from the magnet.
  • the first birefringent element, the second birefringent element, the Faraday rotator, and the mirror components are arranged such that the first birefringent element, the second birefringent element, and the Faraday rotation from the light incident / exit end face of the optical fiber.
  • the optical fiber is a single mode type
  • the crystal axis direction on the optical surface of the second birefringent element is set to be 90 degrees different from the crystal axis direction on the optical surface of the first birefringent element
  • the light propagating in the optical fiber is separated into two linearly polarized light beams, ie, an ordinary ray and an extraordinary ray orthogonal to each other by the first birefringence element.
  • the two linearly polarized light transmitted through the first birefringent element is transmitted through the second birefringent element
  • the light transmitted through the first birefringent element with an ordinary ray is transmitted with an extraordinary ray
  • the light transmitted through the birefringent element of 1 with an extraordinary ray is transmitted with an ordinary ray and condensed by a lens
  • Each shift amount of the extraordinary ray when transmitted through the first birefringent element and the extraordinary ray when transmitted through the second birefringent element are set to be the same
  • the two linearly polarized lights are transmitted through the Faraday rotator, so that their respective planes of polarization are rotated 45 degrees and reflected point-symmetrically at one point on the mirror surface,
  • the reflected two linearly polarized lights are transmitted again through the Faraday rotator, whereby the planes of polarization of the two linearly polarized lights are further rotated by 45 degrees
  • the two linearly polarized light transmitted through the Faraday rotator is transmitted
  • the optical fiber birefringence compensation mirror of the present invention is the sum of the shift amount of extraordinary rays in the first birefringence element and the shift amount of extraordinary rays in the second birefringence element in the optical fiber birefringence compensation mirror. Is at least twice the mode field diameter of the optical fiber.
  • the optical fiber birefringence compensation mirror of the present invention is an optical path length between two linearly polarized lights generated by separating an ordinary ray and an extraordinary ray when passing through the second birefringence element in the optical fiber birefringence compensation mirror.
  • the difference is It is characterized in that it is set equal to the optical path length difference between two linearly polarized light produced by separation of ordinary and extraordinary rays when passing through the first birefringent element.
  • the optical fiber of the optical fiber birefringence compensating mirror is optically connected to a sensor optical fiber of a current sensor that is installed in a conductor through which a current flows and measures a current flowing through the conductor. It is characterized by being.
  • the light emitted from the optical fiber is separated into two orthogonal linearly polarized lights, and the two orthogonally polarized lights orthogonal to each other are dotted.
  • This is an optical path configuration to be reflected symmetrically.
  • the polarization directions of two linearly polarized lights are orthogonal to each other when they are point-symmetrically reflected by a mirror, interference is eliminated and the generation of a plurality of coupled peak positions can be prevented. Therefore, it becomes easy to find the optimum coupling position, and the alignment assembly work is facilitated.
  • the optical fiber birefringence compensating mirror according to claim 1 is normally used by reflection of the mirror and rotation of the polarization plane of 90 degrees by the Faraday rotator when the two linearly polarized light passes through the birefringent element twice.
  • the polarized light located directly behind the Poincare sphere is incident on the optical fiber for any polarized light emitted from the optical fiber, so that the birefringence generated in the optical fiber is compensated. It becomes possible.
  • the optical path length difference between the two linearly polarized light generated when the first birefringent element is separated is compensated by the second birefringent element, and the optical path length difference is eliminated before the two linearly polarized light enters the lens. Is done. Therefore, it is possible to prevent the coupling efficiency from being deteriorated due to the focal position shift of the lens.
  • the optical path is configured so that the ordinary ray and the extraordinary ray are switched by the reflection by the mirror and the polarization plane rotation of 90 degrees by the Faraday rotator. Since the polarized light located directly behind the Poincare sphere is incident on the optical fiber, the birefringence generated in the optical fiber can be compensated.
  • the Faraday rotator is used in the optical fiber birefringence compensating mirror according to claim 1 or 3, even if the Faraday rotator has temperature characteristics and wavelength characteristics, Since the orthogonality of the polarization plane is maintained, birefringence generated in the optical fiber is compensated.
  • the Faraday rotator since the Faraday rotator has temperature characteristics and wavelength characteristics, two linearly polarized lights generated by reciprocating the Faraday rotator can be obtained. Even if the total Faraday rotation angle deviates from 90 degrees, it becomes possible to prevent the linearly polarized light from entering the optical fiber with components deviating from 90 degrees separated by the birefringent element.
  • the optical path length difference between the two linearly polarized light generated when the first birefringent element is separated can be more reliably determined by the second birefringence. It can be compensated by the element.
  • the birefringence of the optical fiber is compensated by optically connecting the optical fiber birefringence compensation mirror of any of claims 1 to 5. Therefore, fluctuations in the measurement result due to vibration caused by the photoelasticity of the optical fiber for sensor itself are suppressed, and vibration resistance is improved.
  • a silica-based optical fiber which has a higher birefringence than an optical fiber containing lead oxide, as a sensor optical fiber. Can be formed.
  • FIG. 1 It is a block diagram of the optical fiber birefringence compensation mirror which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows arrangement
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows arrangement
  • FIG. 5 is a perspective view showing an arrangement of a first birefringence element, a second birefringence element, a Faraday rotator, and a magnet of the optical fiber birefringence compensating mirror of FIG. 4.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a polarization state of light from the optical fiber until it is reflected by the mirror in the optical fiber birefringence compensating mirror of FIG. 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing a polarization state of light from the optical fiber birefringence compensating mirror of FIG. 4 until it is reflected by the mirror and enters the optical fiber.
  • 3 is a configuration diagram of a Faraday mirror and mirrors according to Embodiments 1 to 3.
  • FIG. 1 to 3 is a configuration diagram of a Faraday mirror and mirrors according to Embodiments 1 to 3.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an optical system according to Example 1.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an optical system according to Example 2.
  • FIG. It is a measurement current waveform fluctuation
  • FIG. It is a measurement current waveform fluctuation
  • FIG. It is a measurement current waveform fluctuation
  • FIG. It is a measurement current waveform fluctuation
  • FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the conventional current sensor using an optical fiber.
  • FIG. 19 is a graph showing a ratio error-temperature characteristic in a measured current measurement value output from a current sensor to which a Faraday mirror shown in FIG. 18 is connected.
  • 3 is a graph showing a ratio error-temperature characteristic in a measured current value output from a current sensor connected to the optical fiber birefringence compensating mirror shown in FIG. 6 is a graph showing a ratio error-temperature characteristic in a measured current value output from a current sensor connected to the optical fiber birefringence compensation mirror shown in FIG.
  • an optical fiber birefringence compensating mirror according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis in each figure have a one-to-one correspondence.
  • an optical fiber birefringence compensating mirror 1 includes an optical fiber 2, a birefringent element 3 having two surfaces 3a and 3b parallel to each other, one lens 4, a magnet 5, a Faraday rotator 6, and a mirror. 7.
  • each component of the birefringent element 3, the Faraday rotator 6, and the mirror 7 is arranged in the order of the birefringent element 3, the Faraday rotator 6, and the mirror 7 when viewed from the light incident / exit end face 2 a of the optical fiber 2.
  • the lens 4 is disposed between the birefringent element 3 and the Faraday rotator 6.
  • the light incident / exit end surface 2 a of the optical fiber 2 is polished and disposed so as to face the one surface 3 a of the birefringent element 3.
  • the light incident / exit end face 2a is preferably formed obliquely, and the angle ⁇ (that is, the angle with respect to the direction perpendicular to the axial direction of the core 2b) is most preferably set to about 6 to 8 degrees.
  • the optical fiber 2 is a single mode type light having an isotropic refractive index profile, which is formed by surrounding a core 2b and a clad 2c having a refractive index lower than that of the core 2b surrounding the core 2b.
  • a silica-based optical fiber is used.
  • the optical fiber 2 is optically connected to a sensor optical fiber of a current sensor using the Faraday effect of the optical fiber. In this case, light propagated from a current sensor or the like (not shown) is transmitted to the birefringent element 3. At the same time, the light reflected by the mirror 7 enters and re-propagates the reflected light to a current sensor or the like (not shown).
  • the birefringent element 3 is a uniaxial birefringent crystal, adjusted so that the crystal axis X31 is inclined at an angle ⁇ with respect to the Z-axis direction of the surface 3a, and the crystal axis X32 on the optical surface (surface 3a) is As shown in FIG. 2, they are arranged in parallel with the y-axis.
  • the birefringent element 3 for example, rutile (TiO 2 ), calcite (CaCO 3 ), yttrium vanadate (YVO 4 ) crystal, lithium niobate (LiNbO 3 ), or the like can be used.
  • rutile which is hard and hardly scratches and has no deliquescence.
  • the angle ⁇ (corresponding to the direction of the crystal axis X31 in FIG. 1) between the surface normal and the crystal axis is set to 47.8 degrees.
  • the two surfaces 3a and 3b are set in parallel. Note that it is desirable to provide a dielectric antireflection film on the optical surface of the birefringent element 3. Then, light propagates between the optical fiber 2 and the birefringent element 3.
  • the lens 4 is disposed on the other surface 3b of the birefringent element 3 so as to face each other.
  • the lens 4 collects incident light.
  • the lens 4 is preferably an aspheric lens, a ball lens, a plano-convex lens, or a refractive index distribution lens.
  • the material of the lens 4 is, for example, glass or plastic.
  • the Faraday rotator 6 is a non-reciprocal polarization plane rotating element that receives the light transmitted through the birefringent element 3 and the lens 4 and rotates the polarization plane of the light, and is installed in the vicinity of the magnet 5. When the magnetic field from the magnet 5 is applied, the polarization plane is rotated in proportion to the strength of the magnetic field.
  • a single crystal having a Faraday effect that is as thin as possible is used so that when the magnetic field from the magnet 5 is applied and magnetic saturation occurs, the Faraday rotation angle becomes 45 degrees.
  • ferromagnetic bismuth substitution type garnet is most suitable.
  • the rotation direction of the polarization plane may be set to either the clockwise direction or the counterclockwise direction when viewed from the birefringent element 3 in the z-axis direction, but FIG. 2 illustrates an example of the counterclockwise direction.
  • the outer shape of the Faraday rotator 6 is formed in a flat plate shape. When the Faraday rotator 6 is disposed, the other surface 3 b of the birefringent element 3 and the one surface 6 a of the Faraday rotator are opposed to each other through the lens 4.
  • the magnet 5 is formed in a ring-shaped outer shape and is disposed so as to surround the Faraday rotator 6, and applies a magnetic field to the Faraday rotator 6 to magnetically saturate the Faraday rotator 6.
  • a permanent magnet such as Sm—Co or Nd—Fe—B is used.
  • the mirror 7 is a component that reflects the light collected by the lens 4, and a mirror having a metal film deposited on the surface of the substrate was used.
  • a mirror made of a dielectric multilayer film may be used.
  • FIG. 3A to 3F are diagrams showing the polarization state of light in the optical fiber birefringence compensating mirror 1, and the light in each optical path section indicated by reference numerals A to F in FIG. Corresponds to the polarization state.
  • the horizontal direction is the x-axis
  • the vertical direction is the y-axis
  • the direction toward the paper surface is the z-axis.
  • the vertical and horizontal directions are divided into eight, and the horizontal direction is 1 to 8.
  • the light propagated in the optical fiber 2 is emitted while spreading from the light incident / exit end face 2a to the birefringent element 3 with a certain spread angle, The light enters the birefringent element 3.
  • the incident position of light incident on the birefringent element 3 from the optical fiber 2 is between 4 and 5 in the horizontal direction and between e and f in the vertical direction as shown in FIG. It is. In the present embodiment, such a position is represented as (4-5, ef).
  • Reference symbol R denotes a reflection point of each linearly polarized light on the mirror.
  • the light incident on the birefringent element 3 is composed of two straight lines, which are an ordinary ray perpendicular to the crystal axis X32 and a parallel extraordinary ray in the birefringent element 3 and whose polarization directions are perpendicular to each other. Separated into polarized light.
  • the linearly polarized light 8b that becomes an extraordinary ray is shifted in a direction parallel to the crystal axis X32 arranged along the y-axis direction, and the propagation position when it is emitted from the birefringent element 3 is (4) from FIG. -5, cd).
  • the linearly polarized light 8a is orthogonal to the direction of the crystal axis X32, it is not shifted inside the birefringent element 3 and is transmitted as an ordinary ray without changing its propagation position. Accordingly, the propagation position of the light emitted from the birefringent element 3 remains (4-5, ef) from FIG.
  • the thickness (crystal length) D of the birefringent element 3 in the propagation direction of ordinary light is:
  • the thickness D is set as described above, even if no and ne fluctuate for each crystal, it is possible to set an optimum thickness accordingly and to emit the separated light from the surface 3b. Further, the thickness D can be reduced by adjusting the direction of the crystal axis X31.
  • ne and dc are constant and the birefringent element 3 is rutile
  • ⁇ is 47.8 degrees, the separation width between the ordinary ray and the extraordinary ray is maximized while the thickness D is minimized. Therefore, ⁇ is most preferably 47.8 degrees.
  • the shift amount of extraordinary rays in the birefringent element 3 is preferably set to at least twice the mode field diameter of the optical fiber 2.
  • the reason is that the Faraday rotator 6 has temperature characteristics and wavelength characteristics, and even if the Faraday rotation angle of the two linearly polarized light by reciprocating the Faraday rotator 6 deviates from 90 degrees, the birefringence element 3 This is because it becomes possible to prevent the linearly polarized light having a component deviating from the separated 90 degrees from entering the optical fiber 2.
  • the two linearly polarized light beams 8a and 8b emitted from the birefringent element 3 are then incident on the lens 4 in parallel with the optical axis X4 of the lens 4 and are condensed, but the polarization state does not change during the condensing.
  • the two linearly polarized light 8 a and 8 b collected by the lens 4 further enter the Faraday rotator 6.
  • the Faraday rotator 6 is set to have a Faraday rotation angle of 45 degrees because of magnetic saturation. Accordingly, the polarization planes of the two linearly polarized lights 8a and 8b emitted from the lens 4 are transmitted through the Faraday rotator 6 and rotated in the same direction by 45 degrees as shown in FIG.
  • the two linearly polarized light 8a and 8b transmitted through the Faraday rotator 6 are reflected point-symmetrically at one point R on the surface of the mirror 7 on the opposite side to the incident angle, and are shown in FIGS. 1, 3C, and 3D. ),
  • the vertical position changes before and after reflection.
  • the reflection point on the mirror 7 (the point R) and the optical axis X4 of the lens 4 are the same in the light propagation direction (z-axis direction).
  • the mirror 7 and the lens 4 are positioned and arranged so as to be on the line. Further, the lens 4 is positioned so that the center positions of the two linearly polarized light 8 a and 8 b are equidistant from the optical axis X4 of the lens 4.
  • the reflected two linearly polarized light 8a and 8b pass through the Faraday rotator 6 again, whereby the polarization directions of the two linearly polarized light 8a and 8b are further rotated by 45 degrees in the same direction (FIG. 3 ( E)). Therefore, the polarization planes of the two linearly polarized light 8a and 8b that have passed through the Faraday rotator 6 after being reflected by the mirror 7 are rotated by 90 degrees with respect to the polarization plane before entering the Faraday rotator 6 shown in FIG. You can see that.
  • One of the linearly polarized light 8 a becomes an extraordinary ray inside the birefringent element 3 when it is incident again on the birefringent element 3, and the other linearly polarized light 8 b is an ordinary ray inside the birefringent element 3. It becomes.
  • the two linearly polarized lights 8a and 8b emitted from the Faraday rotator 6 pass through the lens 4 again and are emitted at positions symmetrical with respect to the optical axis X4 of the lens 4. Further, the light beam axis is emitted from the lens 4 so as to be parallel to the z-axis.
  • the two linearly polarized light 8 a and 8 b are incident on the birefringent element 3 again.
  • the two linearly polarized light 8a and 8b become ordinary rays and extraordinary rays in the birefringent element 3, respectively, and only the extraordinary rays are shifted and recombined into one light as shown in FIG. Is done.
  • the linearly polarized light 8a that is transmitted as an ordinary ray when the light first passes through the birefringent element 3 is At the time of re-transmission, the birefringent element 3 is transmitted as an extraordinary ray.
  • the linearly polarized light 8b transmitted as an extraordinary ray when passing through the birefringent element 3 for the first time passes through the birefringent element 3 as an ordinary ray at the time of re-transmission, and the two linearly polarized lights 8a and 8b are one Recombined into light.
  • the recombined light is emitted from one surface 3 a of the birefringent element 3, enters the core 2 b of the optical fiber 2, propagates through the optical fiber 2, and re-propagates to a sensor optical fiber such as a current sensor. .
  • the outgoing light from the optical fiber 2 is separated into two linearly polarized light beams 8a and 8b orthogonal to each other, and the two orthogonally polarized light beams 8a and 8b orthogonal to each other are separated.
  • the ordinary ray and the extraordinary ray are switched by reflection by the mirror 7 and rotation of the polarization plane of 90 degrees by the Faraday rotator 6. Since any polarized light emitted from the optical fiber 2 is incident on the optical fiber 2 on the Poincare sphere, birefringence generated in the optical fiber 2 can be compensated. .
  • the Faraday rotator 6 is used in the optical fiber birefringence compensating mirror 1, even if the Faraday rotator 6 has temperature characteristics and wavelength characteristics, the orthogonal polarization planes of the two linearly polarized light 8a and 8b are orthogonal. Therefore, the birefringence generated in the optical fiber 2 is compensated.
  • the optical fiber 2 can be birefringent by optically connecting the optical fiber birefringence compensation mirror 1 to a current sensor or the like. Since it is compensated, fluctuations in the measurement result due to vibration caused by the photoelasticity of the optical fiber for the sensor itself are suppressed, and vibration resistance is improved.
  • a silica-based optical fiber which has a higher birefringence than an optical fiber containing lead oxide, as a sensor optical fiber. Can be formed.
  • FIG. 20 shows the temperature dependence of the measured current value output from the current sensor connected to the optical fiber birefringence compensation mirror 1 as a specific error-temperature characteristic.
  • the ratio error in FIG. 20 refers to a current sensor when the optical fiber birefringence compensation mirror 1 is connected to a current sensor and the temperature of the optical fiber birefringence compensation mirror 1 is changed from ⁇ 20 degrees to 80 degrees. It is a ratio error in the measured value of the current to be measured output from.
  • the temperature dependence of the current sensor is suppressed to a level that can be regarded as almost none over the temperature range of ⁇ 20 degrees to 80 degrees, and the fluctuation of the ratio error is almost not. I understand that there is no. Therefore, it can be seen that fluctuations in the measured value of the measured current of the current sensor are suppressed.
  • the optical fiber birefringence compensation mirror 10 is different from the optical fiber birefringence compensation mirror 1 in that the second is between the birefringence element 3 and the optical path of the lens 4.
  • the birefringent element 9 is provided.
  • the second birefringent element 9 also has two surfaces 9a and 9b parallel to each other.
  • the birefringent element 3 is referred to as “first birefringent element 3”.
  • each component of the first birefringent element 3, the second birefringent element 9, the Faraday rotator 6, and the mirror 7 is the first birefringent element as viewed from the light incident / exit end face 2 a of the optical fiber 2.
  • the second birefringent element 9, the Faraday rotator 6, and the mirror 7 are disposed in this order, and the lens 4 is disposed between the birefringent element 3 and the Faraday rotator 6.
  • the second birefringent element 9 is also a uniaxial birefringent element body, and is adjusted so that the crystal axis X91 is inclined at an angle ⁇ with respect to the z-axis direction.
  • the crystal axis X92 on the optical surface (surface 9a) is arranged parallel to the x-axis. Therefore, the direction of the crystal axis X92 of the second birefringent element 9 when viewed from the optical fiber 2 is set so as to be 90 degrees different from the direction of the crystal axis X32 of the first birefringent element 3.
  • the lens 4 is disposed on the other surface 9b of the second birefringent element 9 so as to face each other.
  • rutile TiO 2
  • calcite CaCO 3
  • YVO 4 yttrium vanadate
  • LiNbO 3 lithium niobate
  • the angle ⁇ (corresponding to the direction of the crystal axis X91 in FIG. 5) between the surface normal and the crystal axis is set to 47.8 degrees.
  • the two surfaces 9a and 9b are set in parallel.
  • FIGS. 6A to 6D are diagrams showing the polarization state of light from the optical fiber birefringence compensating mirror 10 until it is emitted from the optical fiber 2 and reflected by the mirror 7. This corresponds to the polarization state of light at each of the optical path cross sections shown in A) to (D).
  • FIGS. 6A to 6D are diagrams showing the polarization state of light from the optical fiber birefringence compensating mirror 10 until it is reflected by the mirror 7 and enters the optical fiber 2. This corresponds to the polarization state of light at each of the optical path cross sections indicated by (E) to (H).
  • the horizontal direction is the x-axis
  • the vertical direction is the y-axis
  • the direction toward the paper surface is the z-axis.
  • the vertical and horizontal directions are divided into eight, and the horizontal direction is 1 to 8.
  • the vertical direction is a to h and indicates the propagation position of the polarization component in each optical path cross section.
  • the incident position of light incident on the first birefringent element 3 from the optical fiber 2 is between 4 and 5 in the horizontal direction, and e in the vertical direction. between f. In the present embodiment, such a position is represented as (4-5, ef).
  • the light incident on the first birefringent element 3 is separated along the crystal axis X32 direction arranged along the y-axis direction, and the polarization directions are normally orthogonal to each other as shown in FIG. 6B.
  • the light beam is separated into two linearly polarized light beams 8a and 8b.
  • the separated two linearly polarized light 8 a and 8 b are emitted from the other surface 3 b of the first birefringent element 3 and then incident on the second birefringent element 9.
  • the crystal axis X92 direction is set to be different by 90 degrees with respect to the crystal axis X32 direction. Accordingly, the plane of polarization of the linearly polarized light 8a, which is an ordinary ray in the first birefringent element 3, is parallel to the crystal axis X92 direction.
  • the linearly polarized light 8a transmitted through the first birefringent element 3 with ordinary light becomes an extraordinary light in the second birefringent element 9, and therefore the linearly polarized light 8a is horizontally aligned as shown in FIG. 6C. Shifted and transmitted through the second birefringent element 9.
  • the plane of polarization of the linearly polarized light 8b transmitted through the first birefringent element 3 with extraordinary rays is perpendicular to the crystal axis X92 and is not shifted, and the second birefringent element 9 goes straight as an ordinary ray. To Penetrate.
  • the crystal axis X32 direction, the crystal axis X92 direction, the thickness D of the first birefringent element 3, and the thickness D of the second birefringent element 9 are set.
  • the total amount of extraordinary ray shift in the first birefringent element 3 and extraordinary ray shift in the second birefringent element 9 is desirably set to be twice or more the mode field diameter of the optical fiber 2.
  • the reason is that the Faraday rotator 6 has temperature characteristics and wavelength characteristics, so that even if the Faraday rotation angle of the two linearly polarized light by reciprocating the Faraday rotator 6 deviates from 90 degrees, the second birefringence. This is because it becomes possible to prevent linearly polarized light from entering the optical fiber 2 with a component shifted from 90 degrees separated by the element 9 and the first birefringent element 3.
  • the thickness (crystal length) D of the second birefringent element 9 in the propagation direction of the ordinary ray is the same as the thickness D of the first birefringent element 3,
  • the optical fiber birefringence compensation mirror 10 is set so that the amount of shift of the extraordinary ray when transmitted through the first birefringent element 3 and the extraordinary ray when transmitted through the second birefringent element 9 are the same. Assemble the optical system. Therefore, it is desirable to set the thicknesses of the two birefringent elements 3 and 9 to the same value D as described above and to configure the two birefringent elements 3 and 9 with the same material.
  • the optical path length difference between the two linearly polarized light generated by separating the ordinary ray and the extraordinary ray when passing through the second birefringent element 9 is More desirably, it is set equal to the optical path length difference between the two linearly polarized light produced by the separation.
  • a means for equalizing the optical path length differences is to set the thickness of the second birefringent element 9 and the crystal axis X91 direction in accordance with the thickness of the first birefringent element 3 and the crystal axis X31 direction. .
  • the thicknesses of the two birefringent elements 3 and 9 are set to the same value D as described above, and the same material is used in which the directions of the crystal axes X31 and X91 are aligned.
  • the direction of the axis X92 is set so as to be 90 degrees different from the direction of the crystal axis X32.
  • each polarization plane rotates in the same direction by 45 degrees.
  • the two linearly polarized light 8a and 8b transmitted through the Faraday rotator 6 are reflected point-symmetrically at a point R on the surface of the mirror 7 on the opposite side to the incident angle, and are shown in FIGS. 4, 6D, and 7E. ), The respective propagation positions are switched before and after the reflection.
  • the reflection point (the one point R) on the mirror 7 and the optical axis X4 of the lens 4 are identical in the light propagation direction (z-axis direction).
  • the mirror 7 and the lens 4 are positioned and arranged so as to be on the line.
  • the lens 4 is positioned so that the center positions of the two linearly polarized light 8 a and 8 b are equidistant from the optical axis X4 of the lens 4.
  • the reflection point R in the optical fiber birefringence compensation mirror 1 and the reflection point R in the optical fiber birefringence compensation mirror 10 of the present embodiment do not coincide with each other when viewed from the z-axis direction. It can be seen that the reflection point R in the optical fiber birefringence compensation mirror 10 is shifted in the x-axis direction. This is because the linearly polarized light 8a is shifted in the x-axis direction by adding the second birefringent element 9 in the optical fiber birefringence compensating mirror 10.
  • the two linearly polarized light 8 a and 8 b are shifted by the same distance by the two birefringent elements 3 and 9 before the two linearly polarized lights 8 a and 8 b enter the lens 4. Therefore, the optical path length difference between the two linearly polarized light 8 a and 8 b generated when the first birefringent element 3 is separated is eliminated before the two linearly polarized light 8 a and 8 b enter the lens 4.
  • the reflected two linearly polarized lights 8a and 8b are transmitted again through the Faraday rotator 6, whereby the polarization directions of the two linearly polarized lights 8a and 8b are further rotated by 45 degrees in the same direction (FIG. 7 ( See F)). Therefore, the polarization planes of the two linearly polarized light 8a and 8b that have passed through the Faraday rotator 6 after being reflected by the mirror 7 are rotated by 90 degrees with respect to the polarization plane before entering the Faraday rotator 6 shown in FIG. You can see that.
  • the two linearly polarized light 8a and 8b emitted from the Faraday rotator 6 pass through the lens 4 again, and are emitted at positions symmetrical with respect to the optical axis X4 of the lens 4. Further, the light beam axis is emitted from the lens 4 so as to be parallel to the z-axis.
  • the two linearly polarized light 8 a and 8 b are incident on the second birefringent element 9 again.
  • the polarization planes of the two linearly polarized light 8a and 8b that have been reflected by the mirror 7 and transmitted through the Faraday rotator 6 are 90 degrees with respect to the polarization plane before being incident on the Faraday rotator 6 shown in FIG. Since it is rotated, the polarization direction of the linearly polarized light 8a becomes a linearly polarized light orthogonal to the crystal axis X92 direction, and the polarization direction of one linearly polarized light 8b becomes a linearly polarized light parallel to the crystal axis X92 direction.
  • the linearly polarized light 8b becomes an extraordinary ray inside the second birefringent element 9, and is shifted in the horizontal direction as shown in FIGS. 7 (F) and 7 (G).
  • the linearly polarized light 8a becomes an ordinary ray inside the second birefringent element 9 and is not shifted, but goes straight as an ordinary ray.
  • the two linearly polarized lights 8a and 8b are incident on the first birefringent element 3 again from the surface 3b.
  • the plane of polarization of the linearly polarized light 8a which was an ordinary ray in the second birefringent element 9, is parallel to the direction of the crystal axis X32. Therefore, since the linearly polarized light 8a transmitted through the second birefringent element 9 with an ordinary ray becomes an extraordinary ray in the first birefringent element 3, the linearly polarized light 8a is shifted in the y-axis direction (FIG. 7G). (See (H)).
  • the plane of polarization of the linearly polarized light 8b transmitted through the second birefringent element 9 with extraordinary rays is perpendicular to the crystal axis X92, so that the linearly polarized light 8b shifts the first birefringent element 3 as an ordinary ray. It goes straight without passing through. In this way, the two linearly polarized light 8a and 8b are recombined into one light as shown in FIG. 7 (H).
  • the recombined light is emitted from one surface 3 a of the first birefringent element 3, enters the core 2 b of the optical fiber 2, propagates through the optical fiber 2, and is re-applied to a sensor optical fiber such as a current sensor. Propagated.
  • the outgoing light from the optical fiber 2 is separated into two linearly polarized light beams 8a and 8b orthogonal to each other, and the two orthogonally polarized light beams 8a and 8b orthogonal to each other are separated. It is an optical path configuration for reflecting in point symmetry. That is, since the polarization directions of the two linearly polarized lights 8a and 8b are orthogonal at the point-symmetrical reflection by the mirror 7, the interference is eliminated and the generation of a plurality of coupled peak positions can be prevented. Therefore, it becomes easy to find the optimum coupling position, and the alignment assembly work is facilitated.
  • the two linearly polarized light 8 a and 8 b are shifted by the same distance by the two birefringence elements 3 and 9. Therefore, the optical path length difference between the two linearly polarized light 8a and 8b generated when the first birefringent element 3 is separated is compensated by the second birefringent element 9, and the two linearly polarized light 8a and 8b are applied to the lens 4.
  • the optical path length difference is eliminated before entering. Therefore, it is possible to prevent the coupling efficiency from being deteriorated due to the focal position shift of the lens.
  • the optical path is configured so that the ordinary ray and the extraordinary ray are switched by reflection by the mirror 7 and rotation of the polarization plane of 90 degrees by the Faraday rotator 6. Since the polarized light located directly on the Poincare sphere is incident on the optical fiber 2 with respect to the arbitrary polarized light, it is possible to compensate for the birefringence generated in the optical fiber 2.
  • the optical fiber birefringence compensating mirror 10 also uses the Faraday rotator 6. However, even if the Faraday rotator 6 has temperature characteristics and wavelength characteristics, the orthogonal polarization planes of the two linearly polarized lights 8a and 8b. Therefore, the birefringence generated in the optical fiber 2 is compensated.
  • the optical fiber 2 can be birefringent by optically connecting the optical fiber birefringence compensation mirror 10 to a current sensor or the like. Since it is compensated, fluctuations in the measurement result due to vibration caused by the photoelasticity of the optical fiber for the sensor itself are suppressed, and vibration resistance is improved.
  • a silica-based optical fiber which has a higher birefringence than an optical fiber containing lead oxide, as a sensor optical fiber. Can be formed.
  • FIG. 21 shows the temperature dependence of the measured current value output from the current sensor connected to the optical fiber birefringence compensation mirror 10 as a specific error-temperature characteristic.
  • 21 is the current sensor when the optical fiber birefringence compensating mirror 10 is connected to the current sensor and the temperature of the optical fiber birefringence compensating mirror 10 is changed from ⁇ 20 degrees to 80 degrees. It is a ratio error in the measured value of the current to be measured output from.
  • the temperature dependence of the current sensor is further improved as compared with the first embodiment by connecting the optical fiber birefringence compensating mirror 10, and almost no temperature range from ⁇ 20 degrees to 80 degrees. It can be seen that there is almost no fluctuation in the ratio error. Therefore, it can be seen that fluctuations in the measured value of the measured current of the current sensor are suppressed.
  • optical fiber birefringence compensating mirror 1 or 10 of the present invention can be variously changed based on its technical idea.
  • an optical fiber containing lead oxide may be used for the optical fiber 2.
  • the directions of the crystal axes X32 and X92 are not limited to the embodiment, and can be arbitrarily set, and the lens 4 can be arranged between the Faraday rotator 6 and the mirror 7.
  • the current sensor using the Faraday effect of the optical fiber is preferably a current sensor in which a sensor optical fiber 104 as shown in FIG. 15 is installed around the conductor 105 through which the current to be measured flows, but is not limited thereto. .
  • the present invention is not limited to the first to third examples.
  • the optical fiber birefringence compensation mirror 1 and the optical fiber birefringence compensation mirror 10 are presented as samples of Examples 1 to 3, and the Faraday mirror 11 is shown in FIG. And the mirror 7 is shown in FIG.8 (b).
  • the same number is attached
  • the Faraday mirror 11 in FIG. 8A is an optical unit having a configuration in which the birefringence element 3 is removed from the optical fiber birefringence compensation mirror 1, and FIG. 8B is opposite to the light incident / exit end face 2 a of the optical fiber 2. Thus, only the mirror 7 is arranged.
  • Example 1> The optical fiber birefringence compensation mirror 1, the optical fiber birefringence compensation mirror 10, the Faraday mirror 11, and the optical fiber 2 of the mirror 7 are unified into a single mode type silica-based optical fiber, and the optical fiber 2 is shown in FIG. 9 is optically connected. Further, a polarization-dependent optical circulator 13 is optically connected to the optical bias module 12 through a polarization plane preserving optical fiber 14.
  • the Faraday rotator 12d is a non-reciprocal polarization plane rotation element, and has a Faraday rotation angle of 22.5 degrees when magnetically saturated by applying a magnetic field from a magnet 12c, and is a ferromagnetic bismuth-substituted garnet. Consists of.
  • the magnet 12c is a permanent magnet of Sm—Co system or Nd—Fe—B system, and the outer shape is formed in a ring shape and is arranged so as to surround the Faraday rotator 12d.
  • an ASE light source 15 having a wavelength of 1550 nm is optically connected to the polarization-dependent optical circulator 13 via an optical fiber 16.
  • the optical bias module 12 and the polarization-dependent optical circulator 13 separate light into two linearly polarized lights, respectively, and one of the linearly polarized lights is optical fiber meters (hereinafter referred to as OPM) 19 through optical fibers 17 and 18, respectively. 20 detected.
  • OPM optical fiber meters
  • Example 2 The optical fiber birefringence compensation mirror 1, the optical fiber birefringence compensation mirror 10, the Faraday mirror 11, and the optical fiber 2 of the mirror 7 are unified into a single mode type silica-based optical fiber, and the optical fiber 2 is shown in FIG. 10 is optically connected.
  • FIG. 10 the same parts as those in the optical system of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted or simplified.
  • the difference between the second embodiment shown in FIG. 10 and the first embodiment shown in FIG. 9 is that a polarization separating / combining device 21 is provided in place of the optical bias module 12.
  • the polarization separator / combiner 21 is an optical unit having a configuration in which the magnet 12c and the Faraday rotator 12d are removed from the optical bias module 12.
  • the birefringence of the optical fiber 2 is changed by the polarization controller 22 as in the first embodiment, and the linearly polarized light detected from the optical bias module 12 or the polarization-dependent optical circulator 13 by the OPM 19 or OPM 20 is used.
  • the fluctuation range was compared for each sample. Table 2 shows the obtained detection results of the fluctuation range.
  • a current sensor was formed by circular installation. Furthermore, the fluctuation (gray part) of the measured current waveform of each current sensor was detected by applying vibration to the optical fiber 2 from the outside.
  • FIG. 11 shows the fluctuation result of the measurement current waveform of the mirror 7
  • FIG. 12 shows the fluctuation result of the measurement current waveform of the Faraday mirror 11
  • FIG. 13 shows the fluctuation result of the measurement current waveform of the optical fiber birefringence compensation mirror 1
  • FIG. FIG. 14 shows the results of fluctuation of the measured current waveform of the birefringence compensation mirror 10.
  • the optical fiber birefringence compensating mirror 10 has the smallest waveform fluctuation, and the optical fiber birefringence compensating mirror 10 is the most preferable configuration from the viewpoint of improving the vibration resistance of the current sensor. Was supported.
  • the optical fiber birefringence compensation mirror of the present invention can be used for current sensors, magnetic field sensors, quantum cryptography devices, optical switches, light sources, amplifiers, interferometers, add drops, and the like.
  • the current sensor of the present invention can be used to detect the current value of the power system.

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Abstract

　調芯組立し易いと共に、特に電流センサにおけるセンサ用光ファイバで発生する複屈折を補償して電流センサの耐振動性を向上させ、且つ、電流センサの大電流検出を可能とする光ファイバ複屈折補償ミラーを提供する。またその光ファイバ複屈折補償ミラーが光学的に接続されることで耐振動性が向上した電流センサを提供する。　光ファイバ複屈折補償ミラーを、光ファイバ、複屈折素子、レンズ、マグネット、ファラデー回転子、及びミラーで構成する。光ファイバの光入出射端面から、複屈折素子、ファラデー回転子、及びミラーの順に配置すると共に、光ファイバはシングルモード型とする。光ファイバから光を入射し、複屈折素子で２つの直線偏光に分離し、ファラデー回転子で２つの直線偏光の偏光面を４５度回転させ、ミラーで２つの直線偏光を一点で点対称に反射させ、ファラデー回転子で更に偏光面を４５度回転させ、複屈折素子で１つの光に再合成し、光ファイバに入射させる。

Description

光ファイバ複屈折補償ミラー及び電流センサ
　本発明は、電力系統の電流の値を検知する電流センサや、磁界センサ、光通信分野での伝送路で接続された送信部及び受信部との間で量子暗号を伝送するための量子暗号装置、又は、光スイッチ、光源、アンプ、干渉計、アドドロップ等に使用される光ファイバ複屈折補償ミラーと、前記電流センサに関するものである。
　従来、電力設備の電力系統の電流測定には巻線型変流器が広く用いられている。しかし巻線型変流器は、測定すべき系統電圧が大きくなるほど大型化してしまい、コストと設置スペースが嵩むという問題がある。特にＧＩＳ（Ｇａｓ　Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｗｉｔｃｈ）と称される絶縁性ガスを用いるガス絶縁開閉装置では、小型化及び省スペース化が強く要求されるため、大型の巻線型変流器を搭載することが困難になっている。
　このため、小型化と省スペース化、及び、高絶縁性、耐ノイズ性の点から、光ファイバ自体のファラデー効果を使い、電流導体の周囲に光ファイバを周回設置して電流測定を行う電流センサが、従来から各種提案され用いられている。この電流センサは光ファイバに直線偏光を入射し、この光ファイバを被測定電流が流れる導体に周回させ、電流に比例して発生する磁界により、光ファイバ中の直線偏光の偏光面を光ファイバのファラデー効果によって回転させる。この時、偏光面の回転角度は被測定電流の大きさに比例する。よって、この回転角度を測定することで、電流の大きさを求めることが出来る。
　図１５は、光ファイバのファラデー効果を利用した電流センサの一例である、特許文献１記載の電流センサを示した模式図である。この電流センサ１００は、光サーキュレータ１０１と、複屈折素子１０２と、ファラデー回転子１０３と、センサ用の光ファイバ１０４から構成されている。光ファイバ１０４は被測定電流が流れる導体１０５の外周に周回配置される。そして光ファイバ１０４の一端にはファラデー回転子１０３が設けられ、他端にはミラー１０６が設けられる。又、複屈折素子１０２と光サーキュレータ１０１は、それぞれ光ファイバで接続され、光サーキュレータ１０１は光源１０７からの光が光ファイバ１０４側へ透過する向きに接続される。
　光源１０７から出射され、光ファイバ１０８及び光サーキュレータ１０１を介して複屈折素子１０２へ入射される光は、複屈折素子１０２によって直線偏光となり、ファラデー回転子１０３へ入射される。ファラデー回転子１０３は、マグネット１０９と、このマグネット１０９によって磁気飽和された強磁性ガーネット１１０とから構成され、強磁性ガーネット１１０を透過する光の偏光面を２２．５度回転させる。ファラデー回転子１０３を透過した直線偏光は光ファイバ１０４に入射され、導体１０５を流れる被測定電流で生じた磁界によってファラデー回転を受け、直線偏光の偏光面は磁界の大きさに比例した回転角度だけ回転する。
　光ファイバ１０４を伝搬する光は、更にミラー１０６で反射されて再び光ファイバ１０４を伝搬する際に前記磁界により再度ファラデー効果により回転され、再びファラデー回転子１０３に入射される。光はファラデー回転子１０３を再び透過することで更に偏光面が２２．５度回転されるので、偏光面はファラデー回転子１０３により往復で４５度回転される。ファラデー回転子１０３を透過した光は再び複屈折素子１０２に伝搬され、偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光に分離される。分離された一方の直線偏光は光サーキュレータ１０１と光ファイバ１１１を介して受光素子１１２で受光され、電気信号Ｓ１に変換される。又、もう一方の直線偏光は光ファイバ１１３を介して受光素子１１４で受光され、電気信号Ｓ２に変換される。
　光ファイバ１０４で伝搬される直線偏光に生じるファラデー回転角に応じて、受光素子１１２と１１４で受光される光量は変化するので、この変化を反映した電気信号Ｓ１及びＳ２を信号処理回路１１５で処理することにより、光ファイバ１０４で発生したファラデー回転角を求めることが出来る。そして求められたファラデー回転角から被測定電流が計算される。
　又、前述したＧＩＳ等の送変電設備は大電流化しており、このような大電流を光ファイバで検出するためには、最大測定電流値が大きい石英系光ファイバを用いる必要がある。
　しかし、電流検出を行う光ファイバ１０４に石英系光ファイバを用いた場合、曲げや振動で生じる応力により直線複屈折が発生し、伝搬する直線偏光が楕円化することで測定誤差が大きくなる。即ち、電流センサ１００のような、光ファイバのファラデー効果を利用した電流センサに外部より振動が加わると、光ファイバ自体が有する光弾性により、被測定電流の測定結果が大きく変動してしまうという問題があった。
　例えば、前記ＧＩＳ内の遮断器の動作によって測定結果が変動する例を図１６に示す。系統周波数が６０Ｈｚで定常時における測定結果は、図１６（ａ）で示すような波形である。この定常状態に振動が加わると、図１６（ｂ）で示すように測定結果は大きく変動する。
　そこで光ファイバ１０４に、酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバが用いられる。酸化鉛を含有する光ファイバが用いられる理由は、光弾性係数が石英系光ファイバと比較して非常に小さいため、伝搬する偏光は曲げや振動等による応力に対して影響を受けにくいためである。
　しかしながら、酸化鉛を含有する光ファイバは前記石英系光ファイバに対してファラデー回転能を示すベルデ定数が約５倍であることから、石英系光ファイバと比較して最大検出電流が小さく、大電流の測定には不利であった。
　そこで、光ファイバで発生する前記各問題を抑制する手段して、ファラデー回転子を備えたファラデーミラーを、前記ミラー１０６に換えて光ファイバ１０４の他端側に光学的に接続する方法が考えられる。前記ファラデー回転子を備えたファラデーミラーの一例として、例えば特許文献２が挙げられる。
　図１８に、特許文献２記載のファラデーミラー１２３の構成を示す。ファラデーミラー１２３は、光ファイバホルダ１２４中心孔にフェルール１２５を介して、光ファイバ１２６、光ファイバ１２７、及びその先端に球状部１２８を形成した収束ビーム系一体端末を内挿し、球状部１２８を突出させ、対向して４５度ファラデー回転子１２９、ミラー１３０を配置し、ファラデー回転子１２９を磁化するためのマグネット１３１を外挿したキャップ１３２により封止した。光ファイバ１２７からミラー１３０へ光が進む方向を順方向、ミラー１３０から光ファイバ１２７へ光が進む方向を逆方向と定義すると、順方向において光ファイバ１２７を伝搬し球状部１２８から出射された光は、ファラデー回転子１２９により偏光面が４５度回転し、ミラー１３０で反射される。更に、逆方向で再びファラデー回転子１２９を透過する事により、偏光面が更に４５度回転し、順方向時に光ファイバ１２７、球状部１２８から出射された光の偏光面に対し、逆方向では９０度回転した状態で、光は光ファイバ１２７に戻ることとなる。
　しかしながら、ファラデーミラー１２３を搭載した電流センサの振動特性は、前記ミラー１０６の搭載時よりも改善されるものの高精度測定用としては不十分であり、更に温度特性も悪かった。この原因はファラデー回転子１２９が温度特性と波長特性を持っており、又、４５度のファラデー回転角を決めるための厚さ加工精度に限界があり、測定時の温度，波長において、ファラデー回転子を往復した時の偏光面のファラデー回転角が９０度からずれることにより、光ファイバの複屈折を完全に補償できないためであった。又、電流センサの測定精度の波長、温度特性も悪くなる。図１９にファラデーミラー１２３を接続した電流センサから出力される、被測定電流測定値における温度依存性を、比誤差－温度特性で示す。図１９では、温度３５度近くで比誤差が最も低下するものの、３５度よりも温度が低下又は上昇すると、比誤差の変動幅も非線形に増加し、ファラデー回転子１２９の温度特性が電流センサの被測定電流の測定値を変動させてしまうことが分かる。
　そこで光ファイバ１０４で発生する前記各問題を抑制する手段して、ファラデー回転子を使用せず、前記ミラー１０６に換えてλ／４波長板を備えた偏光面回転ミラーを、光ファイバ１０４の他端側に光学的に接続することが考案されている。前記λ／４波長板を備えた偏光面回転ミラーの一例として、例えば特許文献３が挙げられる。
　図１７に、特許文献３記載の偏光面回転ミラーの構成を示す。偏光面回転ミラー１１６内の、光ファイバ１１７の光入出射端面１１７ａから光が出射され第１の複屈折素子１１８に入射すると、その光は互いに偏光方向が直交する、常光線と異常光線の２つの直線偏光に分離される。次に二つの直線偏光は第２の複屈折素子１１９に入射される。第１の複屈折素子１１８と第２の複屈折素子１１９の、それぞれの光学面における結晶軸方向は９０度異なるように設定されるため、第１の複屈折素子１１８を常光線で透過した光は、第２の複屈折素子１１９では異常光線となり、図１７のｘ軸方向にシフトされる。従って２つの直線偏光は、第１の複屈折素子１１８と第２の複屈折素子１１９とを透過するときに、必ず常光線と異常光線の両方の光路をとり、第１の複屈折素子１１８と第２の複屈折素子１１９が同じ結晶軸方向と厚さであれば、光路長は等しい。常光線及び異常光線の２つの偏光成分は、２つの複屈折素子１１８、１１９によって同一距離だけシフトされているため、第１の複屈折素子１１８内での分離の際に発生する２つの光の光路長差は、ミラー１２２で反射する前に解消される。
　次に、２つの直線偏光はλ／４波長板１２０に入射し、電気ベクトルの先端の回転方向が互いに異なる、２つの円偏光に変換される。λ／４波長板１２０から出射した２つの円偏光はレンズ１２１で集光され、ミラー１２２の表面上の一点Ｒで点対称に反射され、反射前後で円偏光の光路が入れ替わり、且つ反射によって円偏光の回転方向が逆転する。
　反射された円偏光は再度λ／４波長板１２０を透過し、電気ベクトルの振動方向が９０度異なる２つの直線偏光に変換され、その際、反射前の光路（往路）におけるｘ方向、ｙ方向の直線偏光は、反射後の光路（復路）ではそれぞれｙ方向、ｘ方向の直線偏光となる。２つの直線偏光は第２の複屈折素子１１９及び第１の複屈折素子１１８を再び透過し、１つの光に再合成される。再合成により形成された光は光ファイバ１１７に入射される。
　ミラー１２２で反射後に光ファイバ１１７に入射する前に、２つの光は２つの複屈折素子１１８、１１９によって同一距離だけシフトされるため、再合成された光は光ファイバ１１７に入射する前に、ミラー１２２で反射した２つの光の光路長差は解消される。
　以上により、偏光面回転ミラー１１６に依れば、光ファイバ１０４から出射された任意の偏光に対し、偏光主軸が９０度回転され、かつ楕円偏光成分がある場合には回転方向が逆転した偏光、即ちポアンカレ球上で真裏に位置する偏光に変換し、光ファイバ１０４へ入射することで、光ファイバ１０４の複屈折を補償し、電流センサ１００の安定した測定が可能になる、としている。
特開平１０－３１９０５１号公報 実開平７－４１５０７号公報 特開２００８－６５１１１号公報
　しかしながら、ファラデー回転子を使用しない前記偏光面回転ミラー１１６であっても、組立時に最適結合位置を探す調芯時において、結合ピーク位置が幾つも現れ、どの位置が最適結合位置か判断し辛く、組立が難しいという課題があった。その原因としては、２つの円偏光がミラー１２２で一点反射する際に、電気ベクトル先端の回転方向が互いに逆方向であるため、円偏光どうしで発生する干渉によるものと推測される。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、幾つもの結合ピーク位置の発生を解消することで調芯組立し易いと共に、電流センサにおけるセンサ用光ファイバで発生する複屈折を補償して、電流センサの耐振動性を向上させ、且つ電流センサの大電流検出を可能とする、光ファイバ複屈折補償ミラーを提供することにあり、またその光ファイバ複屈折補償ミラーが光学的に接続されることで耐振動性が向上した電流センサを提供することにある。
　上記課題は以下の本発明により達成される。即ち、
　本発明の光ファイバ複屈折補償ミラーは、光ファイバと、複屈折素子と、レンズと、マグネットと、マグネットからの磁界が印加されることで磁気飽和されて４５度のファラデー回転角を有するファラデー回転子と、ミラーを備え、
　複屈折素子、ファラデー回転子、及びミラーの各部品は、光ファイバの光入出射端面から、複屈折素子、ファラデー回転子、及びミラーの順に配置され、
　光ファイバはシングルモード型であり、
　更に、
　光ファイバ内を伝搬してきた光は、複屈折素子で互いに直交する常光線と異常光線の２つの直線偏光に分離されてレンズによって集光され、
　更に、２つの直線偏光はファラデー回転子を透過することにより、それぞれの偏光面が４５度回転されてミラーの表面上の一点で点対称に反射され、
　反射された２つの直線偏光が、再度、ファラデー回転子を透過することにより、２つの直線偏光の偏光面は更に４５度回転され、
　次に２つの直線偏光は、再度、複屈折素子に入射されることで１つの光に再合成され、前記再合成された光が光ファイバに入射されることを特徴とするものである。
　更に、本発明の光ファイバ複屈折補償ミラーは、前記の光ファイバ複屈折補償ミラーにおいて前記複屈折素子における前記異常光線のシフト量が、前記光ファイバのモードフィールド直径の２倍以上であることを特徴とするものである。
　また、本発明の光ファイバ複屈折補償ミラーは、
　光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、レンズと、マグネットと、前記マグネットからの磁界が印加されることで磁気飽和されて４５度のファラデー回転角を有するファラデー回転子と、ミラーを備え、
　第１の複屈折素子、第２の複屈折素子、ファラデー回転子、及びミラーの各部品は、光ファイバの光入出射端面から、第１の複屈折素子、第２の複屈折素子、ファラデー回転子、及びミラーの順に配置され、
　光ファイバはシングルモード型であり、
　第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定され、
　更に、
　光ファイバ内を伝搬してきた光は、第１の複屈折素子で互いに直交する常光線と異常光線の２つの直線偏光に分離され、
　第１の複屈折素子を透過した２つの直線偏光は、第２の複屈折素子を透過するときに、第１の複屈折素子を常光線で透過した光は異常光線で透過されると共に、第１の複屈折素子を異常光線で透過した光は常光線で透過され、レンズによって集光され、
　第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量は同一に設定され、
　更に、２つの直線偏光はファラデー回転子を透過することにより、それぞれの偏光面が４５度回転されてミラーの表面上の一点で点対称に反射され、
　反射された２つの直線偏光が、再度、ファラデー回転子を透過することにより、２つの直線偏光の偏光面は更に４５度回転され、
　次に、ファラデー回転子を透過した２つの直線偏光が第２の複屈折素子を透過するときに、一方の直線偏光のみがシフトされ、
　更に２つの直線偏光が、再度、第１の複屈折素子に入射され、第２の複屈折素子を透過した２つの直線偏光が第１の複屈折素子を透過するときに、第２の複屈折素子を常光線で透過した光は異常光線で透過されると共に、第２の複屈折素子を異常光線で透過した光は常光線で透過されることで、一方の直線偏光のみがシフトされて２つの直線偏光は１つの光に再合成され、
　前記再合成された光が光ファイバに入射されることを特徴とするものである。
　更に、本発明の光ファイバ複屈折補償ミラーは、前記の光ファイバ複屈折補償ミラーにおいて第１の複屈折素子における異常光線のシフト量と、第２の複屈折素子における異常光線のシフト量の合計が、光ファイバのモードフィールド直径の２倍以上であることを特徴とするものである。
　更に、本発明の光ファイバ複屈折補償ミラーは、前記の光ファイバ複屈折補償ミラーにおいて前記第２の複屈折素子を透過する時に常光線と異常光線の分離で生じる２つの直線偏光間の光路長差が、
　第１の複屈折素子を透過する時に常光線と異常光線の分離で生じる２つの直線偏光間の光路長差に等しく設定されることを特徴とするものである。
　本発明の電流センサは、前記の光ファイバ複屈折補償ミラーの前記光ファイバが、電流が流れる導体に設置され前記導体を流れる電流を測定する電流センサのセンサ用光ファイバに光学的に接続されていることを特徴とするものである。
　本発明の請求項１又は請求項３に記載の光ファイバ複屈折補償ミラーに依れば、光ファイバからの出射光を直交した２つの直線偏光に分離し、その直交した２つの直線偏光を点対称に反射させる光路構成である。即ち、２つの直線偏光はミラーでの点対称反射時には偏光方向が直交しているため、干渉が解消され、複数の結合ピーク位置の発生を防止することが出来る。従って最適結合位置が探し易くなり、調芯組立作業が容易となる。
　更に、請求項１に記載の光ファイバ複屈折補償ミラーは、２つの直線偏光が複屈折素子を往復で二回透過する際に、ミラーによる反射とファラデー回転子による９０度の偏光面回転により常光線と異常光線を入れ替えることで、光ファイバから出射された任意の偏光に対し、ポアンカレ球上で真裏に位置する偏光を光ファイバに入射させているため、光ファイバで発生する複屈折を補償することが可能となる。
　又、請求項３に記載の光ファイバ複屈折補償ミラーは、２つの直線偏光が２つの複屈折素子によって同一距離だけシフトされる。従って、第１の複屈折素子の分離の際に発生する２つの直線偏光の光路長差が第２の複屈折素子で補償され、２つの直線偏光がレンズに入射する前に光路長差が解消される。従って、レンズの焦点位置ずれに起因する結合効率の劣化が防止される。更に、光路長差を補償した後にミラーによる反射とファラデー回転子による９０度の偏光面回転により、常光線と異常光線が入れ替わるように光路が構成されていることで、光ファイバから出射された任意の偏光に対し、ポアンカレ球上で真裏に位置する偏光を光ファイバに入射させているため、光ファイバで発生する複屈折を補償することが可能となる。
　又、請求項１又は請求項３に記載の光ファイバ複屈折補償ミラーではファラデー回転子を使用しているが、そのファラデー回転子が温度特性，波長特性を有しても、２つの直線偏光の偏光面の直交性が保たれるため、光ファイバで発生する複屈折が補償される。
　更に、請求項２又は請求項４に記載の光ファイバ複屈折補償ミラーに依れば、ファラデー回転子が温度特性，波長特性を有することで、ファラデー回転子を往復することによる２つの直線偏光のファラデー回転角の合計が９０度からずれたとしても、複屈折素子で分離された９０度からずれた成分の直線偏光の光ファイバへの入射を防止することが可能となる。
　更に、請求項５に記載の光ファイバ複屈折補償ミラーに依れば、第１の複屈折素子の分離の際に発生する２つの直線偏光の光路長差を、より確実に第２の複屈折素子で補償することが出来る。
　又、請求項６に記載の電流センサに依れば、請求項１乃至請求項５の何れかの光ファイバ複屈折補償ミラーを光学的に接続することにより、光ファイバの複屈折が補償されているため、センサ用の光ファイバ自体が有する光弾性に起因した振動による測定結果の変動が抑制され、耐振動性が向上する。
　更に、耐振動性に優れるため、酸化鉛を含有する光ファイバよりも複屈折性が大きい、石英系光ファイバをセンサ用光ファイバに使用することが可能となり、大電流検出が可能な電流センサを形成することが出来る。
本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ複屈折補償ミラーの構成図である。 図１の光ファイバ複屈折補償ミラーの複屈折素子とファラデー回転子とマグネットの配置を示す斜視図である。 図１の光ファイバ複屈折補償ミラーを伝搬する光の偏光状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ複屈折補償ミラーの構成図である。 図４の光ファイバ複屈折補償ミラーの、第１の複屈折素子と第２の複屈折素子、及びファラデー回転子とマグネットの配置を示す斜視図である。 図４の光ファイバ複屈折補償ミラーにおいて、光ファイバから出射してミラーで反射されるまでの光の偏光状態を示す図である。 図４の光ファイバ複屈折補償ミラーにおいて、ミラーで反射されて光ファイバに入射するまでの光の偏光状態を示す図である。 実施例１～３に係る、ファラデーミラー、及びミラーの構成図である。 実施例１に係る光学系を示す構成図である。 実施例２に係る光学系を示す構成図である。 実施例３においてミラー７で形成された電流センサの測定電流波形変動図である。 実施例３においてファラデーミラー１１で形成された電流センサの測定電流波形変動図である。 実施例３において光ファイバ複屈折補償ミラー１で形成された電流センサの測定電流波形変動図である。 実施例３において光ファイバ複屈折補償ミラー１０で形成された電流センサの測定電流波形変動図である。 光ファイバ利用した従来の電流センサの一例を示す模式図である。 ＧＩＳ内の遮断器による電流センサの測定結果変動例を示す波形図である。 従来の偏光面回転ミラーの一例を示す模式図である。 従来のファラデーミラーの一例を示す断面図である。 図１８に示すファラデーミラーを接続した電流センサから出力される、被測定電流測定値における比誤差－温度特性を示すグラフである。 図１に示す光ファイバ複屈折補償ミラーを接続した電流センサから出力される、被測定電流測定値における比誤差－温度特性を示すグラフである。 図４に示す光ファイバ複屈折補償ミラーを接続した電流センサから出力される、被測定電流測定値における比誤差－温度特性を示すグラフである。
　＜第１の実施の形態＞
　以下、本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ複屈折補償ミラーを、図１と図２に基づいて詳細に説明する。各図のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸はそれぞれ一対一に対応している。図１において、光ファイバ複屈折補償ミラー１は、光ファイバ２と、互いに平行な２つの面３ａ及び３ｂを有する複屈折素子３、１個のレンズ４、マグネット５、ファラデー回転子６、及びミラー７を備えて構成される。更に、複屈折素子３、ファラデー回転子６、及びミラー７の各部品は、光ファイバ２の光入出射端面２ａから見て、複屈折素子３、ファラデー回転子６、及びミラー７の順に配置されると共に、レンズ４が複屈折素子３とファラデー回転子６の間に配置されている。
　光ファイバ２の光入出射端面２ａには研磨加工が施され、前記複屈折素子３の一方の面３ａに対向して配置されている。光入出射端面２ａは斜めに形成されることが好ましく、その角度φ（即ち、コア２ｂの軸方向に垂直な方向に対する角度）は、約６～８度程度に設定されることが最も好ましい。なお、光入出射端面２ａには、誘電体による反射防止膜を施すことが望ましい。光ファイバ２は、コア２ｂ、及びコア２ｂの屈折率より低い屈折率を有するクラッド２ｃが、前記コア２ｂの周囲を囲むことで構成され等方的な屈折率分布を有する、シングルモード型の光ファイバであり、例えば石英系光ファイバを用いる。光ファイバ２は一例として、光ファイバのファラデー効果を利用した電流センサのセンサ用光ファイバに光学的に接続されており、この場合、図示しない電流センサ等から伝搬された光を複屈折素子３に出射すると共に、ミラー７によって反射された光を入射して、図示しない電流センサ等へと前記反射光を再伝搬する。
　複屈折素子３は一軸性複屈折結晶であり、結晶軸Ｘ３１が面３ａのＺ軸方向に対して角度αで傾斜するように調整されると共に、光学面（面３ａ）での結晶軸Ｘ３２は図２に示すようにｙ軸と平行に配置される。複屈折素子３としては、例えば、ルチル（ＴｉＯ２）、方解石（ＣａＣＯ３）、イットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等を用いることが出来る。これら結晶の中でも、特に硬くて傷が付きにくく潮解性のないルチルを用いることが好ましい。複屈折素子３にルチルを使用する場合、面法線と結晶軸との角度α（図１の結晶軸Ｘ３１方向に該当）は４７．８度に設定する。又、複屈折後の常光線及び異常光線を平行に出射するために、２つの面３ａ及び３ｂは平行に設定する。なお、複屈折素子３の光学面には、誘電体による反射防止膜を施すことが望ましい。そして光ファイバ２と複屈折素子３の間を、光が伝搬する。
　一方、複屈折素子３の他方の面３ｂには、レンズ４が面対向で配置される。レンズ４は入射した光の集光を行う。レンズ４には、非球面レンズ、ボールレンズ、平凸レンズ、或いは、屈折率分布レンズ等を用いることが好ましい。又、レンズ４の材料には、例えば、ガラスやプラスチックを用いる。
　ファラデー回転子６は、複屈折素子３及びレンズ４を透過した光を入射して、その光の偏光面を回転させる非相反性の偏光面回転素子であり、マグネット５の近傍に設置され、そのマグネット５からの磁界が印加されることで、その磁界の強度に比例して前記偏光面を回転させる。ファラデー回転子６には、マグネット５からの磁界が印加されて磁気飽和された時にファラデー回転角が４５度となる、出来るだけ薄いファラデー効果を有する単結晶を使用する。具体的には強磁性のビスマス置換型ガーネットが最適である。偏光面の回転方向は、複屈折素子３からｚ軸方向に見たときに時計方向又は反時計方向どちらに設定しても良いが、図２では反時計方向の例を図示している。又、ファラデー回転子６の外形は平板状に形成される。ファラデー回転子６を配置する際には、レンズ４を介して複屈折素子３の他方の面３ｂと、ファラデー回転子の一方の面６ａを面対向させる。
　マグネット５はリング状の外形形状に形成され、ファラデー回転子６の周囲を囲むように配置されており、磁界をファラデー回転子６に印加してファラデー回転子６を磁気飽和させる。マグネット５には、一例としてＳｍ－Ｃｏ系又はＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系等の永久磁石を用いる。
　ミラー７は、レンズ４で集光された光を反射する部品で、基板の表面に金属膜を蒸着したミラーを用いた。なお、誘電体多層膜によるミラーでも良い。
　次に、光ファイバ複屈折補償ミラー１の動作について図１と図３を参照して説明を行う。図３の（Ａ）～（Ｆ）は、光ファイバ複屈折補償ミラー１における光の偏光状態を示す図であり、図１の符号（Ａ）～（Ｆ）で示す各光路断面での光の偏光状態に対応している。図３では、横方向がｘ軸、縦方向がｙ軸、紙面に向かう方向がｚ軸であり、説明の便宜上、縦，横方向共に８分割して、横方向は１～８で、縦方向はａ～ｈで、各光路断面での偏光成分の伝搬位置を示す。
　前記電流センサ等からの光が光ファイバ２に伝搬されると、光ファイバ２内を伝搬してきた光は、光入出射端面２ａから複屈折素子３へと一定の広がり角で広がりながら出射され、複屈折素子３に入射される。
　光ファイバ２から複屈折素子３へと入射する光の入射位置は、マトリクスで見ると図３（Ａ）に示すように、横方向では４と５の間で、縦方向ではｅとｆの間である。本実施の形態ではこのような位置を（４－５，　ｅ－ｆ）と表す。又、符号Ｒはミラーにおける各直線偏光の反射点である。
　複屈折素子３に入射した光は、図３（Ｂ）に示すように複屈折素子３で結晶軸Ｘ３２に直交した常光線と、平行な異常光線との、互いに偏光方向が直交する２つの直線偏光に分離される。異常光線となる直線偏光８ｂはｙ軸方向に沿って配置されている結晶軸Ｘ３２に平行な方向にシフトされ、複屈折素子３から出射する際の伝搬位置は、図３（Ｂ）より（４－５，ｃ－ｄ）となる。一方、直線偏光８ａは結晶軸Ｘ３２の方向に対して直交するので複屈折素子３内部ではシフトされず、常光線として伝搬位置が変更されないまま透過される。従って複屈折素子３から出射する光の伝搬位置は、図３（Ｂ）より（４－５，　ｅ－ｆ）のままである。ここで、常光線の伝搬方向における複屈折素子３の厚み（結晶長）Ｄは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　で表される。但し、ｎｏ：複屈折素子３中における常光線の屈折率、ｎｅ：複屈折素子３中における異常光線の屈折率、θ：複屈折素子３の結晶軸Ｘ３１と、常光線の伝搬方向に垂直な面とのなす角度、ｄｃ：常光線と異常光線の分離幅、をそれぞれ示している。
　上述のように厚みＤを設定した場合、結晶毎にｎｏ、ｎｅが変動しても、それに応じて最適な厚みを設定し、面３ｂから分離光を出射させることが可能となる。又、結晶軸Ｘ３１の方向を調整すれば、厚みＤを小さくすることが可能となる。なお、ｎｏ、ｎｅやｄｃが一定で複屈折素子３がルチルの場合、理論上はαが４７．８度のとき、厚みＤを最小に抑えつつ、常光線と異常光線の分離幅を最大にすることが可能となるので、αは４７．８度が最も好ましい。
　複屈折素子３における異常光線のシフト量は、光ファイバ２のモードフィールド直径の２倍以上に設定することが望ましい。その理由は、ファラデー回転子６が温度特性，波長特性を有することで、ファラデー回転子６を往復することによる２つの直線偏光のファラデー回転角が９０度からずれたとしても、複屈折素子３で分離された９０度からずれた成分の直線偏光の光ファイバ２への入射を防止することが可能となるためである。
　複屈折素子３から出射した２つの直線偏光８ａ、８ｂは、次にレンズ４の光軸Ｘ４に対し平行にレンズ４に入射され集光されるが、集光時には偏光状態は変化しない。
　レンズ４で集光された２つの直線偏光８ａ、８ｂは、更にファラデー回転子６に入射する。前記の通りファラデー回転子６は、マグネット５からの磁界が印加されているので、磁気飽和されて４５度のファラデー回転角を有するように設定されている。従って、レンズ４から出射された２つの直線偏光８ａ、８ｂのそれぞれの偏光面は、ファラデー回転子６を透過することにより、図３（Ｃ）に示すように４５度だけ同一方向に回転する。
　ファラデー回転子６を透過した２つの直線偏光８ａ、８ｂは、入射角と反対側にミラー７の表面上の一点Ｒで点対称に反射され、図１、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）に示すように反射前後で上下位置が入れ替わる。図１から分かるように、光ファイバ複屈折補償ミラー１では、ミラー７における反射点（前記、一点Ｒ）と、レンズ４の光軸Ｘ４とが、光の伝搬方向（ｚ軸方向）において同一直線上に来るように、ミラー７とレンズ４とを位置決めして配置している。更にレンズ４の位置決めは、２つの直線偏光８ａ、８ｂの各中心位置を、レンズ４の光軸Ｘ４から等距離となるように行う。
　反射された２つの直線偏光８ａ、８ｂは、再度、ファラデー回転子６を透過することにより、２つの直線偏光８ａ、８ｂのそれぞれの偏光方向は同一方向に更に４５度回転される（図３（Ｅ）参照）。従って、ミラー７で反射後にファラデー回転子６を透過した２つの直線偏光８ａ、８ｂの偏光面は、図３（Ｂ）で示したファラデー回転子６に入射前の偏光面に対し、９０度回転されていることが分かる。その内の一方の直線偏光８ａは、この後、複屈折素子３に再度入射された時に、複屈折素子３内部では異常光線となり、もう一方の直線偏光８ｂは、複屈折素子３内部では常光線となる。
　ファラデー回転子６から出射された２つの直線偏光８ａ、８ｂは再度レンズ４を透過し、レンズ４の光軸Ｘ４に関して対称の位置に出射される。更にその光線軸がｚ軸に対し平行となるようにレンズ４から出射される。
　次に２つの直線偏光８ａ、８ｂは、再度、複屈折素子３に入射される。前記の通り、２つの直線偏光８ａ、８ｂは、複屈折素子３内部ではそれぞれ常光線と異常光線になり、図３（Ｆ）に示すように異常光線のみシフトされて、１つの光に再合成される。２つの直線偏光８ａ、８ｂが、再度複屈折素子３に入射され複屈折素子３を再透過する時には、光が最初に複屈折素子３を透過する際に常光線として透過した直線偏光８ａは、再透過の時は異常光線として複屈折素子３を透過する。一方、最初に複屈折素子３を透過する際に異常光線として透過した直線偏光８ｂは、再透過の時は常光線として複屈折素子３を透過して、２つの直線偏光８ａ、８ｂは１つの光に再合成される。
　再合成された光は、複屈折素子３の一方の面３ａから出射され、光ファイバ２のコア２ｂに入射され、光ファイバ２を伝搬して電流センサ等のセンサ用光ファイバに再伝搬される。
　以上、本実施形態の光ファイバ複屈折補償ミラー１に依れば、光ファイバ２からの出射光を直交した２つの直線偏光８ａ，８ｂに分離し、その直交した２つの直線偏光８ａ，８ｂを点対称に反射させる光路構成である。即ち、２つの直線偏光８ａ，８ｂはミラー７での点対称反射時には偏光方向が直交しているため、干渉が解消され、複数の結合ピーク位置の発生を防止することが出来る。従って最適結合位置が探し易くなり、調芯組立作業が容易となる。
　更に、２つの直線偏光８ａ，８ｂが複屈折素子３を往復で二回透過する際に、ミラー７による反射とファラデー回転子６による９０度の偏光面回転により常光線と異常光線を入れ替えることで、光ファイバ２から出射された任意の偏光に対し、ポアンカレ球上で真裏に位置する偏光を光ファイバ２に入射させているため、光ファイバ２で発生する複屈折を補償することが可能となる。
　又、光ファイバ複屈折補償ミラー１ではファラデー回転子６を使用しているが、そのファラデー回転子６が温度特性，波長特性を有しても、２つの直線偏光８ａ，８ｂの偏光面の直交性が保たれるため、光ファイバ２で発生する複屈折が補償される。
　本実施の形態に係る光ファイバ複屈折補償ミラー１はこのような効果を有するため、この光ファイバ複屈折補償ミラー１を電流センサ等に光学的に接続することにより、光ファイバ２の複屈折が補償されているため、センサ用の光ファイバ自体が有する光弾性に起因した振動による測定結果の変動が抑制され、耐振動性が向上する。
　更に、耐振動性に優れるため、酸化鉛を含有する光ファイバよりも複屈折性が大きい、石英系光ファイバをセンサ用光ファイバに使用することが可能となり、大電流検出が可能な電流センサを形成することが出来る。
　図２０に光ファイバ複屈折補償ミラー１を接続した電流センサから出力される、被測定電流測定値における温度依存性を、比誤差－温度特性で示す。なお、図２０の比誤差とは、光ファイバ複屈折補償ミラー１を電流センサに接続し、且つ光ファイバ複屈折補償ミラー１の温度を－２０度から８０度まで変化させた時の、電流センサから出力される被測定電流の測定値における比誤差である。図２０により、光ファイバ複屈折補償ミラー１を接続することにより電流センサの温度依存性は、温度範囲－２０度から８０度に亘ってほぼ皆無と見なせる程度まで抑えられ、比誤差の変動は殆ど無いことが分かる。従って、電流センサの被測定電流の測定値における変動が抑制されることが分かる。
　＜第２の実施の形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ複屈折補償ミラーを図４と図５に基づいて詳細に説明する。各図のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸はそれぞれ一対一に対応している。なお、第一の実施形態と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略もしくは簡略化して記述する。
　図４において、本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ複屈折補償ミラー１０が前記光ファイバ複屈折補償ミラー１と異なる点は、複屈折素子３とレンズ４の光路の間に、第２の複屈折素子９が備えられる点である。第２の複屈折素子９も互いに平行な２つの面９ａ及び９ｂを有する。以下、説明の便宜上、複屈折素子３を「第１の複屈折素子３」と記載する。更に、第１の複屈折素子３、第２の複屈折素子９、ファラデー回転子６、及びミラー７の各部品は、光ファイバ２の光入出射端面２ａから見て、第１の複屈折素子３、第２の複屈折素子９、ファラデー回転子６、及びミラー７の順に配置されると共に、レンズ４が複屈折素子３とファラデー回転子６の間に配置されている。
　第２の複屈折素子９も第１の複屈折素子３と同様に、一軸性複屈折素子体であり、結晶軸Ｘ９１がｚ軸方向に対して角度αで傾斜するように調整されると共に、光学面（面９ａ）での結晶軸Ｘ９２がｘ軸と平行に配置される。従って、光ファイバ２から見たときの第２の複屈折素子９の結晶軸Ｘ９２方向は、第１の複屈折素子３の結晶軸Ｘ３２方向に対して９０度異なるように設定される。第２の複屈折素子９を第１の複屈折素子３に対して配置する際は、第１の複屈折素子３の他方の面３ｂと、第２の複屈折素子の一方の面９ａとを面対向させる。一方、第２の複屈折素子９の他方の面９ｂには、レンズ４が面対向で配置される。
　第２の複屈折素子９にも、ルチル（ＴｉＯ２）、方解石（ＣａＣＯ３）、イットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等を用いることが出来る。これら結晶の中でも、特に硬くて傷が付きにくく、又、潮解性のないルチルを用いることが好ましい。第２の複屈折素子９にルチルを使用する場合、面法線と結晶軸との角度α（図５の結晶軸Ｘ９１方向に該当）は４７．８度に設定する。又、複屈折後の常光線及び異常光線を平行に出射するために、２つの面９ａ及び９ｂは平行に設定する。なお、第２の複屈折素子９の光学面にも、誘電体による反射防止膜を施すことが望ましい。
　次に、光ファイバ複屈折補償ミラー１０の動作について図４、図６、及び図７を参照して説明を行う。図６の（Ａ）～（Ｄ）は、光ファイバ複屈折補償ミラー１０において光ファイバ２から出射してミラー７で反射されるまでの光の偏光状態を示す図であり、図４の符号（Ａ）～（Ｄ）で示す各光路断面での光の偏光状態に対応している。更に、図７の（Ｅ）～（Ｈ）は、光ファイバ複屈折補償ミラー１０においてミラー７で反射されて光ファイバ２に入射するまでの光の偏光状態を示す図であり、図４の符号（Ｅ）～（Ｈ）で示す各光路断面での光の偏光状態に対応している。図６と図７では、横方向がｘ軸、縦方向がｙ軸、紙面に向かう方向がｚ軸であり、説明の便宜上、縦，横方向共に８分割して、横方向は１～８で、縦方向はａ～ｈで、各光路断面での偏光成分の伝搬位置を示す。
　前記第１の実施の形態と同様に、例えば電流センサ等からの光が光ファイバ２に伝搬されると、光ファイバ２内を伝搬してきた光は、光入出射端面２ａから複屈折素子３へと一定の広がり角で広がりながら出射され、第１の複屈折素子３に入射される。光ファイバ２から第１の複屈折素子３へと入射する光の入射位置は、マトリクスで見ると図６（Ａ）に示すように、横方向では４と５の間で、縦方向ではｅとｆの間である。本実施の形態ではこのような位置を（４－５，　ｅ－ｆ）と表す。
　第１の複屈折素子３に入射した光は、ｙ軸方向に沿って配置されている結晶軸Ｘ３２方向に沿って分離され、図６（Ｂ）に示すように、互いに偏光方向が直交する常光線と異常光線の２つの直線偏光８ａ、８ｂに分離される。
　分離された２つの直線偏光８ａ、８ｂは第１の複屈折素子３の他方の面３ｂから出射され、次に、第２の複屈折素子９に入射される。前述の通り結晶軸Ｘ９２方向は、結晶軸Ｘ３２方向に対して９０度異なるように設定されている。従って、第１の複屈折素子３で常光線だった直線偏光８ａの偏光面は、結晶軸Ｘ９２方向と平行になる。よって、第１の複屈折素子３を常光線で透過した直線偏光８ａは、第２の複屈折素子９では異常光線となるので、直線偏光８ａは図６（Ｃ）に示すように水平方向にシフトされて第２の複屈折素子９を透過する。一方、第１の複屈折素子３を異常光線で透過した直線偏光８ｂの偏光面は、結晶軸Ｘ９２に対し垂直となるのでシフトされず、第２の複屈折素子９を常光線として直進して透過する。
　以上のように、分離される２つの直線偏光８ａ、８ｂが、第１の複屈折素子３と第２の複屈折素子９とを透過するときに必ず常光線と異常光線の両方の偏光状態をとるように、結晶軸Ｘ３２方向と結晶軸Ｘ９２方向、及び第１の複屈折素子３の厚みＤと、第２の複屈折素子９の厚みＤとを設定する。
　第１の複屈折素子３における異常光線のシフト量と、第２の複屈折素子９における異常光線のシフト量の合計は、光ファイバ２のモードフィールド直径の２倍以上に設定することが望ましい。その理由は、ファラデー回転子６が温度特性，波長特性を有することで、ファラデー回転子６を往復することによる２つの直線偏光のファラデー回転角が９０度からずれたとしても、第２の複屈折素子９及び第１の複屈折素子３で分離された９０度からずれた成分の直線偏光の光ファイバ２への入射を防止することが可能となるためである。
　ここで、常光線の伝搬方向における第２の複屈折素子９の厚み（結晶長）Ｄは、第１の複屈折素子３の厚みＤと同様に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　に設定される。第１の複屈折素子３を透過する時の異常光線と、第２の複屈折素子９を透過する時の異常光線の、それぞれのシフト量が同一となるように、光ファイバ複屈折補償ミラー１０の光学系を組む。従って、前記のように２つの複屈折素子３、９の厚みを同一値Ｄに設定すると共に、２つの複屈折素子３、９を同一の材料で構成することが望ましい。
　更に、第２の複屈折素子９を透過する時に常光線と異常光線の分離で生じる２つの直線偏光間の光路長差が、第１の複屈折素子３を透過する時に常光線と異常光線の分離で生じる２つの直線偏光間の光路長差に等しく設定されることがより望ましい。各光路長差を等しくする手段としては、第２の複屈折素子９の厚みと結晶軸Ｘ９１方向とを、第１の複屈折素子３の厚みと結晶軸Ｘ３１方向に応じて設定することである。最も簡単な構成は、前記のように２つの複屈折素子３、９の厚みを同一値Ｄに設定すると共に、互いの結晶軸Ｘ３１，Ｘ９１方向も揃えた同一の材料を用い、その上で結晶軸Ｘ９２方向を結晶軸Ｘ３２方向に対して９０度異なるように設定することである。このような構成とすることにより、第１の複屈折素子３の分離の際に発生する２つの直線偏光８ａ，８ｂの光路長差を、より確実に第２の複屈折素子９で補償することが出来る。
　第２の複屈折素子９から出射した２つの直線偏光８ａ、８ｂは、次にレンズ４の光軸Ｘ４に対し平行にレンズ４に入射されて集光され、ファラデー回転子６に入射し透過することにより、図６（Ｄ）に示すようにそれぞれの偏光面は４５度だけ同一方向に回転する。
　ファラデー回転子６を透過した２つの直線偏光８ａ、８ｂは、入射角と反対側にミラー７の表面上の一点Ｒで点対称に反射され、図４、図６（Ｄ）、図７（Ｅ）に示すように反射前後でそれぞれの伝搬位置が入れ替わる。図４から分かるように、光ファイバ複屈折補償ミラー１０では、ミラー７における反射点（前記、一点Ｒ）と、レンズ４の光軸Ｘ４とが、光の伝搬方向（ｚ軸方向）において同一直線上に来るように、ミラー７とレンズ４とを位置決めして配置している。更にレンズ４の位置決めは、２つの直線偏光８ａ、８ｂの各中心位置を、レンズ４の光軸Ｘ４から等距離となるように行う。又、前記光ファイバ複屈折補償ミラー１における反射点Ｒと、本実施の形態の光ファイバ複屈折補償ミラー１０における反射点Ｒの、ｚ軸方向から見た時のそれぞれの位置は一致せず、光ファイバ複屈折補償ミラー１０における反射点Ｒがｘ軸方向にずれていることが分かる。この理由は光ファイバ複屈折補償ミラー１０では第２の複屈折素子９を加えることで直線偏光８ａをｘ軸方向にシフトさせているためである。
　光ファイバ複屈折補償ミラー１０では、レンズ４に２つの直線偏光８ａ、８ｂが入射する前に、２つの直線偏光８ａ、８ｂは２つの複屈折素子３、９によって同一距離だけシフトされている。従って、第１の複屈折素子３の分離の際に発生する２つの直線偏光８ａ、８ｂの光路長差は、２つの直線偏光８ａ、８ｂがレンズ４に入射する前に解消される。
　反射された２つの直線偏光８ａ、８ｂは、再度、ファラデー回転子６を透過することにより、２つの直線偏光８ａ、８ｂのそれぞれの偏光方向は同一方向に更に４５度回転される（図７（Ｆ）参照）。従って、ミラー７で反射後にファラデー回転子６を透過した２つの直線偏光８ａ、８ｂの偏光面は、図６（Ｃ）で示したファラデー回転子６に入射前の偏光面に対し、９０度回転されていることが分かる。
　ファラデー回転子６から出射された２つの直線偏光８ａ、８ｂは、再度レンズ４を透過し、レンズ４の光軸Ｘ４に関して対称の位置に出射される。更にその光線軸がｚ軸に対し平行となるようにレンズ４から出射される。
　次に２つの直線偏光８ａ、８ｂは、再度、第２の複屈折素子９に入射される。前記の通り、ミラー７で反射後にファラデー回転子６を透過した２つの直線偏光８ａ、８ｂの偏光面は、図６（Ｃ）で示したファラデー回転子６に入射前の偏光面に対し９０度回転されているため、直線偏光８ａの偏光方向が結晶軸Ｘ９２方向に対して直交する直線偏光となり、一方の直線偏光８ｂの偏光方向が結晶軸Ｘ９２方向に対して平行な直線偏光となる。従って、直線偏光８ｂが第２の複屈折素子９内部では異常光線となり、図７（Ｆ）、（Ｇ）に示すように水平方向にシフトされる。一方、直線偏光８ａは第２の複屈折素子９内部では常光線となりシフトされず、常光線として直進する。
　次に２つの直線偏光８ａ、８ｂは、再度、面３ｂから第１の複屈折素子３に入射される。第２の複屈折素子９で常光線だった直線偏光８ａの偏光面は、結晶軸Ｘ３２方向と平行になる。よって、第２の複屈折素子９を常光線で透過した直線偏光８ａが第１の複屈折素子３では異常光線となるので、直線偏光８ａはｙ軸方向にシフトされる（図７（Ｇ）、（Ｈ）参照）。一方、第２の複屈折素子９を異常光線で透過した直線偏光８ｂの偏光面は結晶軸Ｘ９２に対し垂直となるので、直線偏光８ｂは第１の複屈折素子３を常光線としてシフトすることなく直進して透過する。このようにして２つの直線偏光８ａ、８ｂは図７（Ｈ）に示すように１つの光に再合成される。
　再合成された光は、第１の複屈折素子３の一方の面３ａから出射され、光ファイバ２のコア２ｂに入射され、光ファイバ２を伝搬して電流センサ等のセンサ用光ファイバに再伝搬される。
　以上、本実施形態の光ファイバ複屈折補償ミラー１０に依れば、光ファイバ２からの出射光を直交した２つの直線偏光８ａ，８ｂに分離し、その直交した２つの直線偏光８ａ，８ｂを点対称に反射させる光路構成である。即ち、２つの直線偏光８ａ，８ｂはミラー７での点対称反射時には偏光方向が直交しているため、干渉が解消され、複数の結合ピーク位置の発生を防止することが出来る。従って最適結合位置が探し易くなり、調芯組立作業が容易となる。
　更に、光ファイバ複屈折補償ミラー１０では、２つの直線偏光８ａ，８ｂが２つの複屈折素子３，９によって同一距離だけシフトされる。従って、第１の複屈折素子３の分離の際に発生する２つの直線偏光８ａ，８ｂの光路長差が第２の複屈折素子９で補償され、２つの直線偏光８ａ，８ｂがレンズ４に入射する前に光路長差が解消される。従って、レンズの焦点位置ずれに起因する結合効率の劣化が防止される。更に、光路長差を補償した後にミラー７による反射とファラデー回転子６による９０度の偏光面回転により、常光線と異常光線が入れ替わるように光路が構成されていることで、光ファイバ２から出射された任意の偏光に対し、ポアンカレ球上で真裏に位置する偏光を光ファイバ２に入射させているため、光ファイバ２で発生する複屈折を補償することが可能となる。
　又、光ファイバ複屈折補償ミラー１０もファラデー回転子６を使用しているが、そのファラデー回転子６が温度特性，波長特性を有しても、２つの直線偏光８ａ，８ｂの偏光面の直交性が保たれるため、光ファイバ２で発生する複屈折が補償される。
　本実施の形態に係る光ファイバ複屈折補償ミラー１０はこのような効果を有するため、この光ファイバ複屈折補償ミラー１０を電流センサ等に光学的に接続することにより、光ファイバ２の複屈折が補償されているため、センサ用の光ファイバ自体が有する光弾性に起因した振動による測定結果の変動が抑制され、耐振動性が向上する。
　更に、耐振動性に優れるため、酸化鉛を含有する光ファイバよりも複屈折性が大きい、石英系光ファイバをセンサ用光ファイバに使用することが可能となり、大電流検出が可能な電流センサを形成することが出来る。
　図２１に光ファイバ複屈折補償ミラー１０を接続した電流センサから出力される、被測定電流測定値における温度依存性を、比誤差－温度特性で示す。なお、図２１の比誤差とは、光ファイバ複屈折補償ミラー１０を電流センサに接続し、且つ光ファイバ複屈折補償ミラー１０の温度を－２０度から８０度まで変化させた時の、電流センサから出力される被測定電流の測定値における比誤差である。図２１により、光ファイバ複屈折補償ミラー１０を接続することにより電流センサの温度依存性は前記第１の実施形態よりも更に改善されて、温度範囲－２０度から８０度に亘ってほぼ皆無と見なせる程度まで抑えられ、比誤差の変動は殆ど無いことが分かる。従って、電流センサの被測定電流の測定値における変動が抑制されることが分かる。
　なお、本発明の光ファイバ複屈折補償ミラー１又は１０は、その技術的思想に基づいて種々変更可能であり、例えば、光ファイバ２に酸化鉛を含有する光ファイバを使用しても良い。
　又、結晶軸Ｘ３２及びＸ９２の方向も実施形態に限定されず、任意に設定可能であると共に、レンズ４はファラデー回転子６とミラー７の間に配置することも可能である。
　又、光ファイバのファラデー効果を利用した電流センサとしては、図１５のようなセンサ用の光ファイバ１０４を被測定電流が流れる導体１０５の周囲に周回設置した電流センサが好ましいものの、これに限定されない。
　次に、本発明の実施例を説明するが、本発明は各実施例１～３にのみ限定されるものではない。以下に、各実施例１～３のサンプルとして前記光ファイバ複屈折補償ミラー１及び前記光ファイバ複屈折補償ミラー１０を提示すると共に、比較例のサンプルとして図８（ａ）にファラデーミラー１１を、及び図８（ｂ）にミラー７を提示する。なお、前記光ファイバ複屈折補償ミラー１及び前記光ファイバ複屈折補償ミラー１０と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略もしくは簡略化して記述する。
　図８（ａ）のファラデーミラー１１は前記光ファイバ複屈折補償ミラー１から複屈折素子３を取り除いた構成の光学ユニットであり、図８（ｂ）は光ファイバ２の光入出射端面２ａと対向してミラー７のみ配置する構成である。
　＜実施例１＞
　前記の光ファイバ複屈折補償ミラー１、光ファイバ複屈折補償ミラー１０、ファラデーミラー１１及びミラー７の光ファイバ２をシングルモード型の石英系光ファイバに統一すると共に、その光ファイバ２を介して図９に示す光学バイアスモジュール１２を光学的に接続する。更に、光学バイアスモジュール１２に偏光面保存光ファイバ１４を介して偏光依存型光サーキュレータ１３を光学的に接続する。
　光学バイアスモジュール１２は、複屈折素子１２ａと、レンズ１２ｂと、マグネット１２ｃと、ファラデー回転子１２ｄとから構成される。複屈折素子１２ａは複屈折素子３と同様、α＝４７．８度を有する一軸性複屈折結晶であり、ルチルが用いられている。ファラデー回転子１２ｄは非相反性の偏光面回転素子であり、マグネット１２ｃからの磁界が印加されることで磁気飽和された時に２２．５度のファラデー回転角を有する、強磁性のビスマス置換型ガーネットで構成される。マグネット１２ｃはＳｍ－Ｃｏ系又はＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系等の永久磁石で、外形はリング状に形成され、ファラデー回転子１２ｄの周囲を囲むように配置されている。
　更に前記偏光依存型光サーキュレータ１３には、波長１５５０ｎｍ帯のＡＳＥ光源１５が光ファイバ１６を介して光学的に接続される。前記光学バイアスモジュール１２及び偏光依存型光サーキュレータ１３でそれぞれ光を２つの直線偏光に分離させ、一方の直線偏光を光ファイバ１７、１８を介してそれぞれオプティカルパワーメータ（以下、ＯＰＭと表記）１９、２０で検出した。このような光学系の構成において、光ファイバ２を複数巻回して形成した偏光コントローラ２２により光ファイバ２の複屈折を変化させ、ＯＰＭ１９又はＯＰＭ２０により、光学バイアスモジュール１２又は偏光依存型光サーキュレータ１３から検出される直線偏光の変動幅を前記サンプル毎に比較した。得られた変動幅の検出結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より、光ファイバ複屈折補償ミラー１と光ファイバ複屈折補償ミラー１０は共に、ファラデーミラー１１及びミラー７よりも変動幅が抑制されており、光ファイバ２の複屈折の影響を抑制していると結論付けられた。更に、光ファイバ複屈折補償ミラー１と光ファイバ複屈折補償ミラー１０を比較すると、光ファイバ複屈折補償ミラー１０では更に変動幅が大幅に抑制されているため、光ファイバ２の複屈折抑制という点で最も好ましいことが裏付けられた。
　＜実施例２＞
　前記の光ファイバ複屈折補償ミラー１、光ファイバ複屈折補償ミラー１０、ファラデーミラー１１及びミラー７の光ファイバ２をシングルモード型の石英系光ファイバに統一すると共に、その光ファイバ２を介して図１０に示す偏光分離合成器２１を光学的に接続する。なお、図１０において前記実施例１の光学系と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略もしくは簡略化して記述する。
　図１０に示す本実施例２と図９の実施例１との相違点は、前記光学バイアスモジュール１２に換えて偏光分離合成器２１を設けた点である。偏光分離合成器２１は、光学バイアスモジュール１２からマグネット１２ｃとファラデー回転子１２ｄを取り除いた構成の光学ユニットである。
　このような光学系において、実施例１と同様に光ファイバ２の複屈折を偏光コントローラ２２により変化させ、ＯＰＭ１９又はＯＰＭ２０により、光学バイアスモジュール１２又は偏光依存型光サーキュレータ１３から検出される直線偏光の変動幅を前記サンプル毎に比較した。得られた変動幅の検出結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、光ファイバ複屈折補償ミラー１と光ファイバ複屈折補償ミラー１０は共に、ファラデーミラー１１及びミラー７よりも変動幅が抑制されており、光ファイバ２の複屈折の影響を抑制していると結論付けられた。更に、光ファイバ複屈折補償ミラー１と光ファイバ複屈折補償ミラー１０を比較すると、光ファイバ複屈折補償ミラー１０では更に変動幅が大幅に抑制されているため、光ファイバ２の複屈折抑制という点で最も好ましいことが裏付けられた。
　＜実施例３＞
　前記の光ファイバ複屈折補償ミラー１、光ファイバ複屈折補償ミラー１０、ファラデーミラー１１及びミラー７の光ファイバ２をシングルモード型の光ファイバに統一すると共に、その光ファイバ２の周囲に電流導線を周回設置して電流センサを形成した。更に、光ファイバ２に外部より振動を加えることで、各電流センサの測定電流波形の変動（グレー部分）を検出した。ミラー７の測定電流波形の変動結果を図１１に、ファラデーミラー１１の測定電流波形の変動結果を図１２に、光ファイバ複屈折補償ミラー１の測定電流波形の変動結果を図１３に、光ファイバ複屈折補償ミラー１０の測定電流波形の変動結果を図１４にそれぞれ示す。
　図１１～図１４より、光ファイバ複屈折補償ミラー１０の波形変動が最も小さく抑えられており、電流センサの耐振動性向上という点から、光ファイバ複屈折補償ミラー１０が最も好ましい構成であることが裏付けられた。
　本発明の光ファイバ複屈折補償ミラーは、電流センサ、磁界センサ、量子暗号装置、光スイッチ、光源、アンプ、干渉計、アドドロップ等に用いることが出来る。又、本発明の電流センサは電力系統の電流値の検知に用いることが出来る。

Claims (6)

  1. 　光ファイバ複屈折補償ミラーは、
    　光ファイバと、複屈折素子と、レンズと、マグネットと、前記マグネットからの磁界が印加されることで磁気飽和されて４５度のファラデー回転角を有するファラデー回転子と、ミラーを備え、
    　前記複屈折素子、前記ファラデー回転子、及び前記ミラーの各部品は、前記光ファイバの光入出射端面から、前記複屈折素子、前記ファラデー回転子、及び前記ミラーの順に配置され、
    　前記光ファイバはシングルモード型であり、
    　更に、
    　前記光ファイバ内を伝搬してきた光は、前記複屈折素子で互いに直交する常光線と異常光線の２つの直線偏光に分離されて前記レンズによって集光され、
    　更に、前記２つの直線偏光は前記ファラデー回転子を透過することにより、それぞれの偏光面が４５度回転されて前記ミラーの表面上の一点で点対称に反射され、
    　反射された前記２つの直線偏光が、再度、前記ファラデー回転子を透過することにより、前記２つの直線偏光の偏光面は更に４５度回転され、
    　次に前記２つの直線偏光は、再度、前記複屈折素子に入射されることで１つの光に再合成され、
    　前記再合成された光が前記光ファイバに入射されることを特徴とする光ファイバ複屈折補償ミラー。
  2. 　前記複屈折素子における前記異常光線のシフト量が、前記光ファイバのモードフィールド直径の２倍以上であることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ複屈折補償ミラー。
  3. 　光ファイバ複屈折補償ミラーは、
    　光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、レンズと、マグネットと、前記マグネットからの磁界が印加されることで磁気飽和されて４５度のファラデー回転角を有するファラデー回転子と、ミラーを備え、
    　前記第１の複屈折素子、前記第２の複屈折素子、前記ファラデー回転子、及び前記ミラーの各部品は、前記光ファイバの光入出射端面から、前記第１の複屈折素子、前記第２の複屈折素子、前記ファラデー回転子、及び前記ミラーの順に配置され、
    　前記光ファイバはシングルモード型であり、
    　前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定され、
    　更に、
    　前記光ファイバ内を伝搬してきた光は、前記第１の複屈折素子で互いに直交する常光線と異常光線の２つの直線偏光に分離され、
    　前記第１の複屈折素子を透過した前記２つの直線偏光は、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した光は常光線で透過され、前記レンズによって集光され、
    　前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量は同一に設定され、
    　更に、前記２つの直線偏光は前記ファラデー回転子を透過することにより、それぞれの偏光面が４５度回転されて前記ミラーの表面上の一点で点対称に反射され、
    　反射された前記２つの直線偏光が、再度、前記ファラデー回転子を透過することにより、前記２つの直線偏光の偏光面は更に４５度回転され、
    　次に、前記ファラデー回転子を透過した前記２つの直線偏光が前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
    　更に前記２つの直線偏光が、再度、前記第１の複屈折素子に入射され、前記第２の複屈折素子を透過した前記２つの直線偏光が前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した光は常光線で透過されることで、一方の前記直線偏光のみがシフトされて前記２つの直線偏光は１つの光に再合成され、
    　前記再合成された光が前記光ファイバに入射されることを特徴とする光ファイバ複屈折補償ミラー。
  4. 　前記第１の複屈折素子における前記異常光線の前記シフト量と、前記第２の複屈折素子における前記異常光線の前記シフト量の合計が、前記光ファイバのモードフィールド直径の２倍以上であることを特徴とする、請求項３に記載の光ファイバ複屈折補償ミラー。
  5. 　前記第２の複屈折素子を透過する時に前記常光線と前記異常光線の分離で生じる前記２つの直線偏光間の光路長差が、
    　前記第１の複屈折素子を透過する時に前記常光線と前記異常光線の分離で生じる前記２つの直線偏光間の光路長差に等しく設定されることを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載の光ファイバ複屈折補償ミラー。
  6. 　請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光ファイバ複屈折補償ミラーの前記光ファイバが、
    　電流が流れる導体に設置され前記導体を流れる電流を測定する電流センサのセンサ用光ファイバに光学的に接続されていることを特徴とする電流センサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180283935A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Oki Electric Industry Co., Ltd. Vibration sensing optical fiber sensor and vibration sensing method
CN108828798A (zh) * 2018-08-28 2018-11-16 福州腾景光电科技有限公司 一种高功率反射型光纤激光隔离器

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9444218B1 (en) 2013-05-10 2016-09-13 Oplink Communications, Inc. Compact WDM optical modules
US9703124B2 (en) 2013-11-22 2017-07-11 Oplink Communications, Llc Faraday rotator mirror
CN104317072A (zh) * 2014-10-13 2015-01-28 匠研光学科技（上海）有限公司 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜
WO2015081806A1 (zh) * 2013-12-04 2015-06-11 匠研光学科技（上海）有限公司 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜
CN103777361A (zh) * 2013-12-04 2014-05-07 匠研光学科技（上海）有限公司 消除法拉第旋转镜旋转角与波长温度相关的方法及旋转镜
WO2015091972A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Abb Technology Ag Fiber-optic sensor and method
CN104820295B (zh) 2014-01-30 2020-04-28 奥普林克通信公司 无热法拉第旋转器反射镜
CN103885195B (zh) * 2014-04-11 2016-08-17 珠海保税区光联通讯技术有限公司 法拉第旋转反射镜及光纤干涉仪
US9823500B2 (en) * 2014-06-23 2017-11-21 Lightel Technologies, Inc. Optical assembly for 90° polarization rotation
CN107065212B (zh) * 2017-01-24 2023-05-23 四川光陆通信技术有限公司 法拉第旋转镜及光纤干涉仪
CN108628013B (zh) * 2017-03-15 2024-04-19 吕婧菲 一种光学相位共轭镜装置
CN106980156A (zh) * 2017-05-19 2017-07-25 沃土光纤通信（深圳）有限公司 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜
CN107179431B (zh) * 2017-06-22 2023-04-18 上海交通大学 基于双折射实时测量的光纤电流传感装置及其方法
DE102018216482A1 (de) 2018-09-26 2020-03-26 Siemens Aktiengesellschaft Glasring und Verfahren für optische Strommessungen
CN110208794B (zh) * 2019-04-30 2021-01-12 北京敏视达雷达有限公司 一种差分传播相移修正电路及双偏振雷达

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741507U (ja) * 1993-12-28 1995-07-21 並木精密宝石株式会社 ファラデーミラー
JPH0741507Y2 (ja) 1989-05-13 1995-09-27 有限会社ベルジー商会 コイン供給装置
JPH10319051A (ja) 1997-05-21 1998-12-04 Tokyo Electric Power Co Inc:The 電流の測定装置
WO2003075018A1 (fr) * 2002-03-01 2003-09-12 Tokyo Electric Power Company Dispositif de mesure de courant
JP2008065111A (ja) 2006-09-08 2008-03-21 Namiki Precision Jewel Co Ltd 偏波面回転ミラー
JP2010107490A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Adamant Kogyo Co Ltd 反射型光磁界センサ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315797A1 (ru) 1984-05-04 1987-06-07 Институт прикладной физики АН СССР Волоконно-оптический датчик
JPH10161076A (ja) * 1996-11-29 1998-06-19 Fujitsu Ltd 磁気光学効果を利用した光デバイス
JPH10206467A (ja) 1997-01-22 1998-08-07 Ngk Insulators Ltd 光ファイバ電流センサ、その電気機器への取付け方法及び取付け構造
US6122415A (en) * 1998-09-30 2000-09-19 Blake; James N. In-line electro-optic voltage sensor
JP2001349872A (ja) * 2000-06-06 2001-12-21 Shimadzu Corp 磁気センサ
US6628461B2 (en) * 2001-01-10 2003-09-30 Finisar Corporation Method and apparatus for a polarization beam splitter/combiner with an integrated optical isolator
US7444040B2 (en) * 2004-01-23 2008-10-28 Tdk Corporation Magneto-optical component
JP4434767B2 (ja) * 2004-02-05 2010-03-17 株式会社信光社 光変位センサ
JP4714811B2 (ja) * 2004-02-26 2011-06-29 並木精密宝石株式会社 光アイソレータ及び光学装置
WO2006022178A1 (ja) * 2004-08-25 2006-03-02 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated 光電流センサにおける温度依存性誤差の低減方法および光電流センサ装置
WO2009054157A1 (ja) * 2007-10-23 2009-04-30 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated 光ファイバ電流センサおよび電流測定方法
US20100309473A1 (en) * 2007-12-21 2010-12-09 Honeywell International Inc. Fiber optic current sensor and method for sensing current using the same
US20090214152A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 Yong Huang Polarization-maintaining optical coupler and method of making the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741507Y2 (ja) 1989-05-13 1995-09-27 有限会社ベルジー商会 コイン供給装置
JPH0741507U (ja) * 1993-12-28 1995-07-21 並木精密宝石株式会社 ファラデーミラー
JPH10319051A (ja) 1997-05-21 1998-12-04 Tokyo Electric Power Co Inc:The 電流の測定装置
WO2003075018A1 (fr) * 2002-03-01 2003-09-12 Tokyo Electric Power Company Dispositif de mesure de courant
JP2008065111A (ja) 2006-09-08 2008-03-21 Namiki Precision Jewel Co Ltd 偏波面回転ミラー
JP2010107490A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Adamant Kogyo Co Ltd 反射型光磁界センサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2579088A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180283935A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Oki Electric Industry Co., Ltd. Vibration sensing optical fiber sensor and vibration sensing method
US10634552B2 (en) * 2017-03-28 2020-04-28 Oki Electric Industry Co., Ltd. Vibration sensing optical fiber sensor and vibration sensing method
CN108828798A (zh) * 2018-08-28 2018-11-16 福州腾景光电科技有限公司 一种高功率反射型光纤激光隔离器

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