JPS62198769A - 光フアイバ型電圧センサ - Google Patents
光フアイバ型電圧センサInfo
- Publication number
- JPS62198769A JPS62198769A JP61042215A JP4221586A JPS62198769A JP S62198769 A JPS62198769 A JP S62198769A JP 61042215 A JP61042215 A JP 61042215A JP 4221586 A JP4221586 A JP 4221586A JP S62198769 A JPS62198769 A JP S62198769A
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- Japan
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- optical fiber
- light
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- input
- birefringent material
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ポッケルス効果を用いた光ファイバ型電圧七
ンサに関する。
ンサに関する。
従来の技術
ＢＳＯ、Ｌ ｉ ＮｂＯ３，Ｚｎ Ｓ等ノｉ！ 気光学
結晶ノホッケルス効果を利用して高圧送電線などの電圧
を光学的に測定する光ファイバ型電圧センサは、絶縁性
や電磁誘導ノイズの点ですぐれており、抵抗分圧法やコ
ンデンサ分圧法などによる電気的測定法に比較して多く
の長所を有しているため、近年、積極的に開発が行なわ
れている。
結晶ノホッケルス効果を利用して高圧送電線などの電圧
を光学的に測定する光ファイバ型電圧センサは、絶縁性
や電磁誘導ノイズの点ですぐれており、抵抗分圧法やコ
ンデンサ分圧法などによる電気的測定法に比較して多く
の長所を有しているため、近年、積極的に開発が行なわ
れている。
第２図は、ポッケルス効果を利用した光ファイバ型電圧
センサの一従来例である。双方向で用いる人、出力兼用
光ファイバ１と自己集束性ロッドレンズ２の一端側との
間に、１枚の複屈折材料（ルチル平板）３を置いて偏光
分離機能を持たせ、また、自己集束性ロッドレンズ２の
他端には、電極４を有するポッケルス材料（本従来例で
は、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３単結晶）５と１／３波長板６
、及び反射板７を配置して、反射光学系を構成する。入
出力兼用光ファイバ１１７ｊ手前には分岐器８があって
、入力光ファイバ９からの光ｇｉｎを入出力兼用光ファ
イバ１に通し、また、入出力兼用光ファイバ１から逆方
向に帰ってきた信号光ｅｏｕｔ′（ｉ−出力光ファイバ
１ｏに分岐する。
センサの一従来例である。双方向で用いる人、出力兼用
光ファイバ１と自己集束性ロッドレンズ２の一端側との
間に、１枚の複屈折材料（ルチル平板）３を置いて偏光
分離機能を持たせ、また、自己集束性ロッドレンズ２の
他端には、電極４を有するポッケルス材料（本従来例で
は、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３単結晶）５と１／３波長板６
、及び反射板７を配置して、反射光学系を構成する。入
出力兼用光ファイバ１１７ｊ手前には分岐器８があって
、入力光ファイバ９からの光ｇｉｎを入出力兼用光ファ
イバ１に通し、また、入出力兼用光ファイバ１から逆方
向に帰ってきた信号光ｅｏｕｔ′（ｉ−出力光ファイバ
１ｏに分岐する。
この動作原理を説明すると、入出力兼用光ファイバ１か
ら出射した光ｅｉｎはルチル平板３で直線偏光になり、
ポッケルス材料５及び、１／３波長板６を透過後、ミラ
ー７で反射され、再び１／３波長板６及び、ポッケルス
材料６を通過後、ルチル平板３で偏光分離されて、入出
力兼用光ファイバ１に受光される。ポッケルス材料５は
電界により屈折率が変化するが、その変化率が偏光方向
により異なるため、通過する光の位相が変わシ、楕円偏
光となる。この偏光の変化を検光子に当たるルチル平板
３で偏光分離し、強度変化に変換する。
ら出射した光ｅｉｎはルチル平板３で直線偏光になり、
ポッケルス材料５及び、１／３波長板６を透過後、ミラ
ー７で反射され、再び１／３波長板６及び、ポッケルス
材料６を通過後、ルチル平板３で偏光分離されて、入出
力兼用光ファイバ１に受光される。ポッケルス材料５は
電界により屈折率が変化するが、その変化率が偏光方向
により異なるため、通過する光の位相が変わシ、楕円偏
光となる。この偏光の変化を検光子に当たるルチル平板
３で偏光分離し、強度変化に変換する。
ここで、ポッケルス材料５を通過する光が電界により受
ける光学的位相差Δφは印加電界強度Ｅに比例する。す
なわち Δφ＝ｋＥ ただしに：比例定数 ・・・・・・・
・・（１）となる。
ける光学的位相差Δφは印加電界強度Ｅに比例する。す
なわち Δφ＝ｋＥ ただしに：比例定数 ・・・・・・・
・・（１）となる。
また、光線は１／３波長板を往復することにより、π／
２の位相差を受ける。従って、この場合の出力強度は、 ｐ ｏｃ １−５ｉｎ （Δφ） 、旧
、、 、、、（２）となり、Δφが小さい時には、 ｐ ｃｃ １〜Δφ＝１−ｋＥ −０−，０
，−＜３）となり、電界強度Ｅに比例した光量変化が得
られる。
２の位相差を受ける。従って、この場合の出力強度は、 ｐ ｏｃ １−５ｉｎ （Δφ） 、旧
、、 、、、（２）となり、Δφが小さい時には、 ｐ ｃｃ １〜Δφ＝１−ｋＥ −０−，０
，−＜３）となり、電界強度Ｅに比例した光量変化が得
られる。
発明が解決しようとする問題点
従来例では、入出力光ファイバ１を双方向で兼用してい
るために、信号光ｅｏｕｔを分岐するためには分岐器８
が不可欠であり、入力時と出力時の２回分岐器８を通過
するために、分岐器８内のハーフミラ−１１及び、光部
品の結合部位等で合計ｅ ｄＢ以上の光損失が生ずる。
るために、信号光ｅｏｕｔを分岐するためには分岐器８
が不可欠であり、入力時と出力時の２回分岐器８を通過
するために、分岐器８内のハーフミラ−１１及び、光部
品の結合部位等で合計ｅ ｄＢ以上の光損失が生ずる。
また、分岐器８を必要とするために、コスト高であり、
部品点数の増加により高い信頼性を得ることができない
。
部品点数の増加により高い信頼性を得ることができない
。
さらに、本従来例では、複屈折材料３を２回通過するた
めに、２回の偏光分離による損失ｅ ｄＢも避けること
ができない。
めに、２回の偏光分離による損失ｅ ｄＢも避けること
ができない。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題を解決するために、半導体レーザを
光源として使用し、入力用偏波面保存型光ファイバと出
力用マルチモード型光７アイパとを自己集束型ロッドレ
ンズの一方の端面に１枚の複屈折材料を介して配置し、
前記自己集束型ロッドレンズの他方の端面に、ポッケル
ス効果を有する材料と１／８波長板、及び反射板とを配
置し、前記入力用偏波面保存型光ファイバを、前記自己
集束型ロンドレンズの光軸上に配置すると共に、前記出
力用マルチモード型光ファイバを、前記集束型ロッドレ
ンズの光軸に対して前記入力用偏波面保存型光ファイバ
の位置から前記複屈折材料の常光、異常光分離方向に、
前記常光、異常光分離巾だけ離れた位置に配置するもの
である。
光源として使用し、入力用偏波面保存型光ファイバと出
力用マルチモード型光７アイパとを自己集束型ロッドレ
ンズの一方の端面に１枚の複屈折材料を介して配置し、
前記自己集束型ロッドレンズの他方の端面に、ポッケル
ス効果を有する材料と１／８波長板、及び反射板とを配
置し、前記入力用偏波面保存型光ファイバを、前記自己
集束型ロンドレンズの光軸上に配置すると共に、前記出
力用マルチモード型光ファイバを、前記集束型ロッドレ
ンズの光軸に対して前記入力用偏波面保存型光ファイバ
の位置から前記複屈折材料の常光、異常光分離方向に、
前記常光、異常光分離巾だけ離れた位置に配置するもの
である。
作 用
本発明は上記の構成により、入力用偏波面保存型光ファ
イバからの出射光は直線偏光となっており、入力側での
偏光分離が不要となり、３ｄＢの光損失を避けることが
できるだけでなく、入力用光ファイバより比較的コア径
の大きな出力用光ファイバを出力専用として使用するた
め、人、出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐
器が不用となり、光損失の大巾な改善が期待できる。さ
らに、光源として使用する半導体レーザの発振波長点が
りの半賀全中は一般的に数ｎｍと非常に狭いため測定精
度の改善が可能となる。
イバからの出射光は直線偏光となっており、入力側での
偏光分離が不要となり、３ｄＢの光損失を避けることが
できるだけでなく、入力用光ファイバより比較的コア径
の大きな出力用光ファイバを出力専用として使用するた
め、人、出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐
器が不用となり、光損失の大巾な改善が期待できる。さ
らに、光源として使用する半導体レーザの発振波長点が
りの半賀全中は一般的に数ｎｍと非常に狭いため測定精
度の改善が可能となる。
実施例
第１図は本発明の光ファイバ型電圧センサの一実施例を
示す構成図であり、従来例と同一箇所には同一番号を付
しである。
示す構成図であり、従来例と同一箇所には同一番号を付
しである。
従来例と大きく異なる点は、入力用光ファイバ９の位置
から複屈折材料３の偏光分離方向に偏光分離中だけ離れ
た位置に出力用光ファイバ１ｏを配置し、入出力光ファ
イバを分離したことであり、このため分岐器が不用とな
っている。
から複屈折材料３の偏光分離方向に偏光分離中だけ離れ
た位置に出力用光ファイバ１ｏを配置し、入出力光ファ
イバを分離したことであり、このため分岐器が不用とな
っている。
次に、本発明によるセンサの動作原理を説明する。半導
体レーザ１２から出射した直線偏光は自己集束型ロッド
レンズ２の光軸上に配置された入力用偏波面保存型光フ
ァイバの偏光固有軸に入射する。これにより光は、直線
偏光を保ったまま光ファイバ中を伝搬しルチル平板等か
らなる複屈折材料３に入射する。この時入射した直線偏
光が常光となるように入力用偏波面保存型光ファイバ９
の出力端面をファイバ軸を中心に回軸調整することによ
り、はとんど損失なく複屈折材料３中を通過し、自己集
束型レンズ２で平行光となり、ポッケルス材料６及び１
／８波長板６を通過後反射板７で反射されて、再び１／
８波長板６及びポッケルス材料６を通過し、複屈折材料
３に再び入射する。光は、ポッケルス材料５を通過時に
電極４から印加される電圧に対応した位相変化を受ける
ため、また、１／８波長板を１往復することにより１／
４波長の位相差を受けて楕円偏光となっているため、複
屈折材料３に再び入射した光は、常光と異常光とに偏光
分離され、２光線となる。この２光線のうちの異常光は
、複屈折材料３を通過し、位相変化が強度変化に変換さ
れ、出力用マルチモード光ファイバに集光し伝搬するこ
とにより、電圧の強度に比例した光量の変化が得られる
。
体レーザ１２から出射した直線偏光は自己集束型ロッド
レンズ２の光軸上に配置された入力用偏波面保存型光フ
ァイバの偏光固有軸に入射する。これにより光は、直線
偏光を保ったまま光ファイバ中を伝搬しルチル平板等か
らなる複屈折材料３に入射する。この時入射した直線偏
光が常光となるように入力用偏波面保存型光ファイバ９
の出力端面をファイバ軸を中心に回軸調整することによ
り、はとんど損失なく複屈折材料３中を通過し、自己集
束型レンズ２で平行光となり、ポッケルス材料６及び１
／８波長板６を通過後反射板７で反射されて、再び１／
８波長板６及びポッケルス材料６を通過し、複屈折材料
３に再び入射する。光は、ポッケルス材料５を通過時に
電極４から印加される電圧に対応した位相変化を受ける
ため、また、１／８波長板を１往復することにより１／
４波長の位相差を受けて楕円偏光となっているため、複
屈折材料３に再び入射した光は、常光と異常光とに偏光
分離され、２光線となる。この２光線のうちの異常光は
、複屈折材料３を通過し、位相変化が強度変化に変換さ
れ、出力用マルチモード光ファイバに集光し伝搬するこ
とにより、電圧の強度に比例した光量の変化が得られる
。
なお、複屈折材料は、ルチルの単結晶を使用しているが
、例えば、方解石でも使用可能である。
、例えば、方解石でも使用可能である。
また、ルチル平板は、２偏光酸分を角度をつけて分離す
るために、光軸に対して傾けて切シ出したものであり、
光ファイバ間隔に応じて、有効に偏光分離できる様に、
光軸との角度、及びルチル平板の厚みを設計すれば良い
。
るために、光軸に対して傾けて切シ出したものであり、
光ファイバ間隔に応じて、有効に偏光分離できる様に、
光軸との角度、及びルチル平板の厚みを設計すれば良い
。
なお、本実施例でば１／８波長板の位置をポッケルス材
料とミラーの間に置いたが、複屈折材料とミラーの間で
あれば、どこに置いても動作に変わりはない。
料とミラーの間に置いたが、複屈折材料とミラーの間で
あれば、どこに置いても動作に変わりはない。
なお、本実施例では、入力光ファイバを自己集水すよう
に、出力９ファイバを光軸上に置き、複屈折材料の偏光
分離方向に偏光分離幅だけ離れた位置に、入力光ファイ
バを置いても良い。
に、出力９ファイバを光軸上に置き、複屈折材料の偏光
分離方向に偏光分離幅だけ離れた位置に、入力光ファイ
バを置いても良い。
なお、ポッケルス材料は、Ｌ Ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ に限
らず、ポッケルス効果を有するもの（例えば、ＫＤＰ。
らず、ポッケルス効果を有するもの（例えば、ＫＤＰ。
ＡＤＰ 、ＬｆＴａＯ３，Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳ、水晶等）
であれば何であっても良く、横壓変調方式によるものと
、縦型変調方式によるものによって、電極の位置が異な
ることは言うまでもない。
であれば何であっても良く、横壓変調方式によるものと
、縦型変調方式によるものによって、電極の位置が異な
ることは言うまでもない。
発明の効果
以上述べたように、本発明によれば、入力用偏波面保存
型光ファイバからの出射光は直線偏光となっており入力
側での偏光分離が不要となり、３ｄＢの光損失を避ける
ことができるだけでなく、入力用光ファイバよりコア径
の大きな出力用マルチモード光ファイバ（偏波面保存型
光ファイバコア径は１０μｍ以下、マルチモード型光フ
ァイバでは５０μｍ以上）を、出力専用として使用する
ため入出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐器
が不用となるため、光損失の大巾な改善が期待できる。
型光ファイバからの出射光は直線偏光となっており入力
側での偏光分離が不要となり、３ｄＢの光損失を避ける
ことができるだけでなく、入力用光ファイバよりコア径
の大きな出力用マルチモード光ファイバ（偏波面保存型
光ファイバコア径は１０μｍ以下、マルチモード型光フ
ァイバでは５０μｍ以上）を、出力専用として使用する
ため入出力間での光の結合損失を低減でき、また分岐器
が不用となるため、光損失の大巾な改善が期待できる。
さらに光源として使用する半導体レーザの発振波長床が
りの半値食中は一般的に数Ｈｍと、発光ダイオードのそ
れ（数１０ ｎｍ−１０゜ｎｍ以上）より非常に狭いた
め、測定精度の改善が可能となるものである。
りの半値食中は一般的に数Ｈｍと、発光ダイオードのそ
れ（数１０ ｎｍ−１０゜ｎｍ以上）より非常に狭いた
め、測定精度の改善が可能となるものである。
竺１Ｍ１汁十益叩の一生愉椋＋ｒｙ−ｔ−叶入を７．イ
バ型電圧センサの構成図、第２図は従来のセン丈の構成
図である。 ９・・・・・・入力用偏波面保存型光ファイバ、１０・
・・・・・出力用マルチモード型光ファイバ、１２・・
・・・・半導体レーザ、３・・・・・・複屈折材料、２
・・・・・・自己集束型ロッドレンズ、５・・・・・・
ポッケルス材料、６・・・・・・１／８波長板、４・・
・・・・電極、７・・・・・・反射板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
バ型電圧センサの構成図、第２図は従来のセン丈の構成
図である。 ９・・・・・・入力用偏波面保存型光ファイバ、１０・
・・・・・出力用マルチモード型光ファイバ、１２・・
・・・・半導体レーザ、３・・・・・・複屈折材料、２
・・・・・・自己集束型ロッドレンズ、５・・・・・・
ポッケルス材料、６・・・・・・１／８波長板、４・・
・・・・電極、７・・・・・・反射板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
Claims (1)
- 半導体レーザを光源として使用し、入力用偏波面保存型
光ファイバと出力用マルチモード型光ファイバとを自己
集束型ロッドレンズの一方の端面に１枚の複屈折材料を
介して配置し、前記自己集束型ロッドレンズの他方の端
面に、ポッケルス効果を有する材料と１／８波長板及び
反射板とを配置し、前記入力用偏波面保存型光ファイバ
を、前記自己集束型ロッドレンズの光軸上に配置すると
共に、前記出力用マルチモード型光ファイバを、前記集
束型ロッドレンズの光軸に対して前記入力用偏波面保存
型光ファイバの位置から前記複屈折材料の常光、異常光
分離方向に、前記常光、異常光分離巾だけ離れた位置に
配置してなる光ファイバ型電圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042215A JPH0782036B2 (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 光フアイバ型電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042215A JPH0782036B2 (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 光フアイバ型電圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62198769A true JPS62198769A (ja) | 1987-09-02 |
| JPH0782036B2 JPH0782036B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=12629810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61042215A Expired - Fee Related JPH0782036B2 (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 光フアイバ型電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782036B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002006007A1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-24 | Designmecha Co., Ltd. | Micro-burnishing apparatus using ultrasonic vibration |
| WO2004023119A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-18 | Corning Incorporated | Enhanced fiber-optic sensor |
| EP1482315A1 (en) * | 2002-03-01 | 2004-12-01 | The Tokyo Electric Power Co., Inc. | Current measuring device |
| JP2013032968A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Toyota Industries Corp | 光ファイバ型電圧センサ |
-
1986
- 1986-02-27 JP JP61042215A patent/JPH0782036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002006007A1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-24 | Designmecha Co., Ltd. | Micro-burnishing apparatus using ultrasonic vibration |
| EP1482315A1 (en) * | 2002-03-01 | 2004-12-01 | The Tokyo Electric Power Co., Inc. | Current measuring device |
| EP1482315A4 (en) * | 2002-03-01 | 2008-04-23 | Tokyo Electric Power Co | CURRENT MEASUREMENT |
| WO2004023119A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-18 | Corning Incorporated | Enhanced fiber-optic sensor |
| JP2013032968A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Toyota Industries Corp | 光ファイバ型電圧センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0782036B2 (ja) | 1995-09-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |