JP4467842B2 - 光応用測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の偏光特性の変化を利用して物理量の変化を測定する光応用測定装置に関するものであり、特に、電流・電圧の測定や温度の測定に好適な光応用測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学素子を用いて電流を測定する光電流測定装置は、小型で絶縁性が高く、飽和による直線性の低下が無く、さらには高速応答で不燃性であることから、ガス絶縁電力機器等における電流測定に使用する理想的な測定装置として注目されてきた。光学利用の典型的な光電流測定装置は、電気導体の近傍に配置された光学素子あるいは電気導体を取り巻くシングルモードファイバからなるファイバコイルをセンサとして使用している。
【０００３】
これらの光電流測定装置においては、磁気光学ファラデー効果の結果として、導体を流れる電流の変化に応じて、ファイバコイルなどの光学素子を通る光の偏光方位が変化する。ここで、ファラデー効果は、直線偏光のビームが磁場方向に物質を通るとき、その直線偏光の偏光面が回転することであり、ファラデー複屈折の結果である。また、ファラデー複屈折は、磁場に平行な物質を通る左円偏光と右円偏光との屈折率の差である。
【０００４】
一方、光電流測定装置の感度は、温度変動によって大幅に変動し、例えば、−４０℃〜＋８０℃という広範に変動する温度範囲を有する環境で使用される極めて精密な光電流測定装置であっても、許容できないほど変動することが認識されている。
【０００５】
技術文献では、ファイバコイルをセンサとして用いた光電流測定装置について、ファイバコイルの感度に対する温度の影響は次の３つの異なる現象に関連することが認識されている。すなわち、（ｉ）検知ファイバの直線複屈折の変化、（ii）検知ファイバを保護する材料によって誘発されるストレスによる直線複屈折の変化、（iii）ファイバコア材料のヴェルデ定数の変化、である。
【０００６】
ここで、ヴェルデ定数は、ファラデー効果を表す方程式、θ＝μＮＶＩの比例定数Ｖである。ただし、θは偏光面の回転角度、μはファイバコア材料の透過度、Ｎは取り囲むファイバループの巻回数、Ｉは導体の電流である。言い換えれば、ヴェルデ定数は、与えられた磁場を備えた物質中の平面偏光の回転角を、その物質の光路長と磁場の強さとの積で割ったものに等しく、温度と光信号の波長との両方の関数である。
【０００７】
従来、光電流測定装置におけるこのような温度変動に起因する感度の変動を補正するために、いくつかの技術が提案されている。
例えば、センサ近傍の温度をモニタして、ヴェルデ定数の温度依存に関連する経験データに従って、検出器出力の値を調節する装置が知られている。このような装置は、電子処理が複雑化する上、光電子部品の数も増加するため、概して装置のコストが上がる。
【０００８】
これに対し、コストを上げずに温度による感度の変動を補正する方法として、例えば、特開表１１−５１２８２６号には、ファイバの旋光を用いた方法が提案されている。図４はこの従来技術の光電流測定装置の構成を示す構成図である。
【０００９】
この図４に示す光電流測定装置においては、光源３１には、第１の光ファイバ３２、第２の光ファイバ３３、および第１のＰＺファイバ３４を介してファイバコイル３５の入力端が接続され、ファイバコイル３５の出力端は、所定の好みのバイアス角度に調節される第２のＰＺファイバ３６を介して検出器３７に接続されている。
【００１０】
この光電流測定装置においては、ファイバコイル３５の出力のあらかじめ選択されたチャネルを第２のＰＺファイバ３２の軸で調節することによってヴェルデ定数の温度による変動を補正するようになっている。すなわち、ファイバコイルのベリー位相の温度依存性によるバイアス角度の変化を利用して、ヴェルデ定数の温度依存性によるセンサ感度の変動を補正するようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の光電流測定装置には、以下に述べるような問題点があった。
【００１２】
すなわち、図４の光電流測定装置においては、前述したように、ヴェルデ定数の温度依存性によるセンサ感度の変動を補正するために、入力偏光子または出力偏光子あるいは検知要素の物理的回転、検知コイルの形状に寄与する見かけの円形複屈折であるいわゆるベリー位相（ Berry phase ）の温度依存性を利用している。この場合、ヴェルデ定数の温度依存性とベリー位相の温度依存性は、一般的には共に温度に対しほぼ直線的に変化するのに対して、ベリー位相と光電流測定装置の感度との関係は非線形である。
【００１３】
そのため、図４の装置によって実現できる精度には限界があり、かつ、使用温度範囲がある限界を越えると、かえって誤差を大きくすることとなってしまう。さらに、ベリー位相の温度特性自体を設計時に把握することが困難であるため、このことも、光電流測定装置の高精度化を困難にしている。
また、光電流測定装置の電流センサの近傍に配置した温度センサを利用して補正を行う場合には、電流センサと温度センサの取付位置による温度差を正確に把握することが困難であるため、この場合にも、高精度の電流測定を行うことが困難である。
【００１４】
一方、以上のような温度変動に起因する精度の限界というこの問題点は、光電流測定装置に限らず、光電圧測定装置においても同様に存在しており、それらの光応用測定装置において一般的に解決すべき課題である。
【００１５】
本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消するために提案されたものであり、その目的は、温度による影響の補正を高精度に実現して電流・電圧を高精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度に測定可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測定装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することにより、電流、電圧、温度等の物理量を高精度に測定することを可能としたものである。
【００１７】
請求項１記載の発明は、
(a) 直線偏光を出射する１つの光源と、
(b) 入射した直線偏光の偏光方位を変化させる旋光性と、入射した直線偏光の偏光方位を特定の物理量に比例して変化させる光学素子と、
(c) 前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光と、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光とを、それぞれ２方位の偏光成分の光強度信号に変換する変換手段と、
(d) 前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、前記光学素子の温度に依存する旋光性の変化量を判定し、この旋光性の変化量に基づいて光学素子の温度を判定する処理手段とを備え、
(e) 前記処理手段が、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から前記特定の物理量を判定するにあたり、前記旋光性に基づいて判定された温度により、前記特定の物理量に基づく光学素子の偏光方位量を補正することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、旋光性を有する光学素子を出射した光から、２方位の偏光成分の光強度信号を取得して処理手段で補正することによって、旋光性のある光学素子を用いても、その旋光性を補正することが可能であるため、電流、電圧、温度等の物理量を高精度に測定することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、旋光の大きさが温度に依存する光学素子であり、処理手段が、光学素子の旋光の大きさから温度を求めるように構成されたことを特徴としている。
この発明によれば、その旋光の大きさに温度依存性を有する光学素子を使用することにより、その光学素子の旋光の大きさに基づいて高精度の温度測定が可能となる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光源からの直線偏光を入射してその偏光方位を磁界に比例して変化させるファラデー素子であり、処理手段が、変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた磁界の大きさ、あるいは、その磁界を生成させた電流の大きさを求めるように構成されたことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、旋光性を有するファラデー素子という１つのセンサにより、磁界または電流と温度という２種類の物理量を測定することが可能であり、かつ、センサ自体の磁界、温度に対する感度を相互に補正し合うことによって、高精度の測定が可能となる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光源からの直線偏光を入射してその偏光状態を電界に比例して変化させるポッケルス素子であり、処理手段が、変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた電界の大きさ、あるいは、その電界を生成させた電圧を求めるように構成されたことを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、旋光性を有するポッケルス素子という１つのセンサにより、電界または電圧と温度という２種類の物理量を測定することが可能であり、かつ、センサ自体の電界、温度に対する感度を相互に補正し合うことによって、高精度の測定が可能となる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、捻りを加えた光ファイバであることを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光応用測定装置において、捻りを加えた光ファイバが、アニーリングの施されていない石英ファイバであることを特徴としている。
【００２５】
これらの請求項５、６の発明によれば、センサとなる旋光性を有する光学素子を、特に捻りを加えた光ファイバとすることによって、測定対象である磁界・電流、電界・電圧、あるいは温度等の物理量に対する感度を任意に調整することができるため、センサの使用範囲を大幅に広げることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
［構成］
図１は、本発明による光応用測定装置を適用した第１の実施の形態として、電流測定装置の１つの形態を示す構成図である。この電流測定装置は、光源ドライバ１、光源２、送信ファイバ３、結合レンズ４、偏光子５、ファラデー素子６、ＰＢＳ（ポラライジングビームスプリッタ）７、２つの検出器８，９、および電子回路１０を備えている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源２からの光が電子回路１０から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【００２７】
まず、光源ドライバ１によって駆動される光源２からの光は、送信ファイバ３を伝播して結合レンズ４で平行光にされ、偏光子５により偏光子の軸方向の１つの直線偏光成分のみが出射され、ファラデー素子６に入射されるようになっている。すなわち、これらの構成要素１〜５によって、本発明における「直線偏光を出射する光源」が構成されている。
【００２８】
また、センサとなるファラデー素子６としては、旋光性を有し、かつ、旋光の大きさが温度に依存する素子が使用されており、このファラデー素子６は、被測定電流の流れる導体Ｃの近傍に設置されている。すなわち、偏光子５からファラデー素子６に入射した直線偏光が、ファラデー素子６を透過する間に、導体Ｃを流れる電流によって発生する磁界に比例したファラデー旋光を受けるようになっている。ファラデー素子６から出射した光は、ＰＢＳ７に入射されるようになっている。
【００２９】
ここで、ＰＢＳ７は、ファラデー旋光角がゼロで基準温度の場合に入射偏光方位が４５°となるように設置されており、センサであるファラデー素子６からの光を入射して直交する２方位の偏光成分の光強度信号を得るようになっている。すなわち、このＰＢＳ７は、本発明における変換手段に相当する。
【００３０】
そして、ＰＢＳ７で得られた２方位の偏光成分の光強度信号を、２つの検出器８，９でそれぞれ光電変換し、得られた２つの信号から、電子回路１０によって電流値を演算し、得られた信号を出力するようになっている。すなわち、これらの検出器８，９および電子回路１０によって、本発明における処理手段が構成されている。
【００３１】
この場合、電子回路１０では、次のような信号処理を行うことにより、温度および電流を求めるようになっている。
２つの検出器８，９で光電変換された２つの信号は、電流ゼロのときに出力されているバイアス成分と電流による変調成分に分けて考えることができる。
【００３２】
まず、電流がゼロの時に出力されているバイアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、Ｋは損失も含めた入射光強度をＫ、温度による旋光の変化（°）をΔαとすると、次の式(1)、(2)でそれぞれ表される。
【数１】
Ｖｘ＝Ｋ・ｓｉｎ2（４５°＋Δα） … (1)
Ｖｙ＝Ｋ・ｃｏｓ2（４５°＋Δα） … (2)
【００３３】
これらの式(1)、(2)から、次の式(3)が得られる。
【数２】
この式(3)からわかるように、バイアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙから温度による旋光の変化Δαを求めることができるため、温度とΔαとの関係が既知であれば、温度を求めることができる。
【００３４】
また、電流による変調成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、電流によるファラデー旋光角をＦとすると、変調成分次の式(4)、(5)でそれぞれ表される。
【数３】
Ｖｘ＝Ｋ・{ｓｉｎ（４５°＋Δα＋Ｆ）−ｓｉｎ（４５°＋Δα）}2
… (4)
Ｖｙ＝Ｋ・{ｃｏｓ（４５°＋Δα＋Ｆ）−ｃｏｓ（４５°＋Δα）}2
… (5)
ここで、Δαは式(3)から求められるので、式(4)、(5)から、ファラデー旋光角Ｆを求めることにより、電流を求めることができる。
【００３５】
［作用効果］
以上のように、本実施の形態においては、旋光性を有するファラデー素子６という同一のセンサで電流と温度の両方を測定することができる。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得られる。
【００３６】
すなわち、例えば、センサのヴェルデ定数に温度依存性がある場合でも、このセンサがセンサ素子そのものの温度を測定していることから、電流センサ近辺に温度センサを取り付けた場合に問題となる電流センサと温度センサの取付位置での温度差を考慮する必要がなく、電流測定時の温度による影響の補正を高精度に行うことができる。もちろん、温度測定時の磁界による影響の補正についても同様に高精度化が図れることはいうまでもない。
【００３７】
また、電流測定が不要で、温度測定のみを必要とする場合であっても、電流測定装置と同一の機器構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリットが得られる。
【００３８】
［第２の実施の形態］
［構成］
図２は、本発明による光応用測定装置を適用した第２の実施の形態として、電流測定装置の別の形態を示す構成図である。この電流測定装置は、前述した第１の実施の形態に係る図１の装置において、光源２と２つの検出器８，９との間の部分を全て光ファイバ型の素子で構成したものである。
【００３９】
すなわち、光源２には、送信ファイバ３、第１のファイバ偏光子１１、センサファイバ１２、偏波面保持カプラ１３が順次接続されている。この偏波面保持カプラ１３の各出射ポートには、第２のファイバ偏光子１４と第３のファイバ偏光子１５がそれぞれ接続され、これらの偏光子１４，１５は、受信ファイバ１６，１７を介して２つの検出器８，９にそれぞれ接続されている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源２からの光が電子回路１０から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【００４０】
まず、光源ドライバ１によって駆動される光源２からの光は、送信ファイバ３を伝播して第１のファイバ偏光子１１で直線偏光にされ、この直線偏光がセンサファイバ１２へ入射されるようになっている。ここで、センサファイバ１２は、捻りを加えることで旋光性を持たせた光ファイバ、望ましくは、アニーリングの施されていない石英ファイバであり、被測定電流の流れる導体Ｃの周りを周回して配置されている。すなわち、ファイバを透過する直線偏光が、導体Ｃを流れる電流によって発生する磁界に比例したファラデー旋光を受けるようになっている。
【００４１】
偏波面保持カプラ１３は、その軸が第１のファイバ偏光子１１の出射偏光軸に対して電流がゼロで基準温度の場合に４５°傾くように設置されている。この偏波面保持カプラ１３の一方の出射ポートに接続された第２のファイバ偏光子１４は、偏波面保持カプラ１３の軸と一致した偏光成分のみを透過するようになっており、偏波面保持カプラ１３の他方の出射ポートに接続された第３のファイバ偏光子１５は、偏波面保持カプラ１３の軸と直交した成分のみを透過するようになっている。すなわち、これらの第２、第３のファイバ偏光子１４，１５は、センサファイバ１２で生じた偏波面の回転を、直交する２方位の偏光成分の光強度信号に変換するようになっている。
【００４２】
そして、第２、第３のファイバ偏光子１４，１５で得られた２方向の偏光成分の光強度信号は、受信ファイバ１６，１７によって２つの検出器８，９まで伝送され、これらの検出器８，９でそれぞれ光電変換されるようになっている。なお、２つの検出器８，９で得られた２つの信号から、電子回路１０によって電流値を演算し、得られた信号を出力する点は、前述した第１の実施の形態と同様である。
【００４３】
［作用効果］
以上のような構成の光電流測定装置によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次のような作用効果が得られる。
まず、光源２と２つの検出器８，９との間の部分を全て光ファイバ型の素子で構成したことにより、光の伝播経路中に空間が全く存在しないことになる。そのため、光電流測定装置が振動等を受けた場合でも、振動による光量の変化を生じることがなく、安定した出力を得ることができる。
【００４４】
また、この光電流測定装置において、電流に対するセンサの感度ＳIは、ヴェルデ定数（°／Ａ）をＶ、ファイバの巻き数をｎとすると、次の式(6)で表される。
【数４】
ＳI＝Ｖ・ｎ … (6)
この式(6)からわかるように、センサファイバ１２の巻き数ｎを変えることによって、センサの感度を自由に変更することができ、様々な電流レンジの計測に容易に対応することができる。
【００４５】
また、この光電流測定装置において、温度に対するセンサの感度ＳTは、旋光の温度依存性（°／℃）をｄα／ｄＴ、ファイバの捻り回数をｍとすると、次の式(7)で表される。
【数５】
ＳT＝ｄα／ｄＴ・ｍ … (7)
この式(7)からわかるように、温度に対するセンサの感度ＳTは、電流に対するセンサの感度ＳIとは何ら関係なしに、任意の感度を得ることができる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
［構成］
図３は、本発明による光応用測定装置を適用した第３の実施の形態として、電圧測定装置の１つの形態を示す構成図である。この電圧測定装置は、前述した第１の実施の形態に係る図１の装置において、旋光性を有するファラデー素子６の代わりに、位相差板２１と旋光性を有するポッケルス素子２２を配置したものであり、他の部分は第１の実施の形態と同様に構成されている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源２からの光が電子回路１０から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【００４７】
まず、光源２からの光が、送信ファイバ３を伝播して結合レンズ４で平行光にされ、偏光子５により直線偏光として出射される点は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態において、偏光子５からの直線偏光は、位相差板２１を介してセンサとなるポッケルス素子２２に入射されるようになっている。
【００４８】
すなわち、偏光子５からの直線偏光をそのままポッケルス素子２２に入射して出射偏光状態を測定することによって電圧を測定した場合には、電圧が正の時と負の時で同じ信号が出力されてしまうため、位相差板２１を用いて光学的なバイアスを予め加えておくことが、一般的に行われている。位相差板２１から出射した光は、ポッケルス素子２２に入射され、ポッケルス素子２２を透過する間に、電圧によって発生する電界に比例した位相差を受け、ポッケルス素子２２から出射した光は、ＰＢＳ７に入射されるようになっている。ここで、センサとなるポッケルス素子２２としては、旋光性を有し、かつ、旋光の大きさが温度に依存する素子が使用されている。
【００４９】
なお、ＰＢＳ７によって、直交する２方位の偏光成分の光強度信号を得て、これらの光強度信号を２つの検出器８，９でそれぞれ光電変換する点は、第１の実施の形態と同様であるが、本実施の形態においては、検出器８，９で得られた２つの信号から、電子回路１０によって電圧値を演算し、信号を出力するようになっている。
【００５０】
この場合、電子回路１０では、次のような信号処理を行うことにより、温度および電圧を求めるようになっている。
２つの検出器８，９で光電変換された２つの信号は、電圧ゼロのときに出力されているバイアス成分と電流による変調成分に分けて考えることができる。
【００５１】
まず、電圧がゼロのときに出力されているバイアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、Ｋは損失も含めた入射光強度をＫ、温度による旋光の変化（°）をΔαとすると、次の式(8)、(9)でそれぞれ表される。
【数６】
Ｖｘ＝Ｋ・ｓｉｎ（４５°＋Δα） … (8)
Ｖｙ＝Ｋ・ｃｏｓ（４５°＋Δα） … (9)
【００５２】
これらの式(8)、(9)式から、次の式(10)が得られる。
【数７】
この式(10)からわかるように、バイアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙから温度による旋光の変化Δαを求めることができるため、温度とΔαとの関係が既知であれば、温度を求めることができる。
【００５３】
また、電圧は、ポッケルス効果によって生じる位相変化による偏光度の変化を測定することによって求めることができる。
【００５４】
［作用効果］
以上のように、本実施の形態においては、旋光性を有するファラデー素子６という同一のセンサで電圧と温度の両方を測定することができる。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得られる。
【００５５】
すなわち、センサがセンサ素子そのものの温度を測定していることから、電圧センサ近辺に温度センサを取り付けた場合に問題となる取付位置での温度差を考慮する必要がなく、電圧測定時の温度による影響の補正を高精度に行うことができ、温度測定時の電界による影響の補正についても同様に高精度化が図れる。
【００５６】
また、電圧測定が不要で、温度測定のみを必要とする場合であっても、電圧測定装置と同一の機器構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリットが得られる。
【００５７】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な形態が実施可能である。
例えば、第３の実施の形態の変形例として、第２の実施の形態と同様に、光源２と検出器８，９との間の部分を光ファイバ型の素子で構成することにより、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
すなわち、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することができる限り、直線偏光を出射する光源、センサとなる光学素子、光学素子を出射した光を光強度信号に変換する変換手段、光強度信号から特定の物理量を求める処理手段、等の各部の具体的な構成は自由に選択可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することにより、温度による影響の補正を高精度に実現して電流・電圧を高精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度に測定可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光応用測定装置を適用した第１の実施の形態として、電流測定装置の１つの形態を示す構成図である。
【図２】本発明による光応用測定装置を適用した第２の実施の形態として、電流測定装置の別の形態を示す構成図である。
【図３】本発明による光応用測定装置を適用した第３の実施の形態として、電圧測定装置の１つの形態を示す構成図である。
【図４】従来技術による光応用電流測定装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｃ…導体
１…光源ドライバ
２…光源
３…送信ファイバ
４…結合レンズ
５…偏光子
６…ファラデー素子
７…ＰＢＳ
８，９…検出器
１０…電子回路
１１…第１のファイバ偏光子
１２…センサファイバ
１３…偏波面保持カプラ
１４…第２のファイバ偏光子
１５…第３のファイバ偏光子
１６，１７…受信ファイバ
２１…位相差板
２２…ポッケルス素子
３１…光源
３２…第１の光ファイバ
３３…第２の光ファイバ
３４…第１のＰＺファイバ
３５…ファイバコイル
３６…第２のＰＺファイバ
３７…検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の偏光特性の変化を利用して物理量の変化を測定する光応用測定装置に関するものであり、特に、電流・電圧の測定や温度の測定に好適な光応用測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学素子を用いて電流を測定する光電流測定装置は、小型で絶縁性が高く、飽和による直線性の低下が無く、さらには高速応答で不燃性であることから、ガス絶縁電力機器等における電流測定に使用する理想的な測定装置として注目されてきた。光学利用の典型的な光電流測定装置は、電気導体の近傍に配置された光学素子あるいは電気導体を取り巻くシングルモードファイバからなるファイバコイルをセンサとして使用している。
【０００３】
これらの光電流測定装置においては、磁気光学ファラデー効果の結果として、導体を流れる電流の変化に応じて、ファイバコイルなどの光学素子を通る光の偏光方位が変化する。ここで、ファラデー効果は、直線偏光のビームが磁場方向に物質を通るとき、その直線偏光の偏光面が回転することであり、ファラデー複屈折の結果である。また、ファラデー複屈折は、磁場に平行な物質を通る左円偏光と右円偏光との屈折率の差である。
【０００４】
一方、光電流測定装置の感度は、温度変動によって大幅に変動し、例えば、−４０℃〜＋８０℃という広範に変動する温度範囲を有する環境で使用される極めて精密な光電流測定装置であっても、許容できないほど変動することが認識されている。
【０００５】
技術文献では、ファイバコイルをセンサとして用いた光電流測定装置について、ファイバコイルの感度に対する温度の影響は次の３つの異なる現象に関連することが認識されている。すなわち、（ｉ）検知ファイバの直線複屈折の変化、（ii）検知ファイバを保護する材料によって誘発されるストレスによる直線複屈折の変化、（iii）ファイバコア材料のヴェルデ定数の変化、である。
【０００６】
ここで、ヴェルデ定数は、ファラデー効果を表す方程式、θ＝μＮＶＩの比例定数Ｖである。ただし、θは偏光面の回転角度、μはファイバコア材料の透過度、Ｎは取り囲むファイバループの巻回数、Ｉは導体の電流である。言い換えれば、ヴェルデ定数は、与えられた磁場を備えた物質中の平面偏光の回転角を、その物質の光路長と磁場の強さとの積で割ったものに等しく、温度と光信号の波長との両方の関数である。
【０００７】
従来、光電流測定装置におけるこのような温度変動に起因する感度の変動を補正するために、いくつかの技術が提案されている。
例えば、センサ近傍の温度をモニタして、ヴェルデ定数の温度依存に関連する経験データに従って、検出器出力の値を調節する装置が知られている。このような装置は、電子処理が複雑化する上、光電子部品の数も増加するため、概して装置のコストが上がる。
【０００８】
これに対し、コストを上げずに温度による感度の変動を補正する方法として、例えば、特開表１１−５１２８２６号には、ファイバの旋光を用いた方法が提案されている。図４はこの従来技術の光電流測定装置の構成を示す構成図である。
【０００９】
この図４に示す光電流測定装置においては、光源３１には、第１の光ファイバ３２、第２の光ファイバ３３、および第１のＰＺファイバ３４を介してファイバコイル３５の入力端が接続され、ファイバコイル３５の出力端は、所定の好みのバイアス角度に調節される第２のＰＺファイバ３６を介して検出器３７に接続されている。
【００１０】
この光電流測定装置においては、ファイバコイル３５の出力のあらかじめ選択されたチャネルを第２のＰＺファイバ３２の軸で調節することによってヴェルデ定数の温度による変動を補正するようになっている。すなわち、ファイバコイルのベリー位相の温度依存性によるバイアス角度の変化を利用して、ヴェルデ定数の温度依存性によるセンサ感度の変動を補正するようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の光電流測定装置には、以下に述べるような問題点があった。
【００１２】
すなわち、図４の光電流測定装置においては、前述したように、ヴェルデ定数の温度依存性によるセンサ感度の変動を補正するために、入力偏光子または出力偏光子あるいは検知要素の物理的回転、検知コイルの形状に寄与する見かけの円形複屈折であるいわゆるベリー位相（ Berry phase ）の温度依存性を利用している。この場合、ヴェルデ定数の温度依存性とベリー位相の温度依存性は、一般的には共に温度に対しほぼ直線的に変化するのに対して、ベリー位相と光電流測定装置の感度との関係は非線形である。
【００１３】
そのため、図４の装置によって実現できる精度には限界があり、かつ、使用温度範囲がある限界を越えると、かえって誤差を大きくすることとなってしまう。さらに、ベリー位相の温度特性自体を設計時に把握することが困難であるため、このことも、光電流測定装置の高精度化を困難にしている。
また、光電流測定装置の電流センサの近傍に配置した温度センサを利用して補正を行う場合には、電流センサと温度センサの取付位置による温度差を正確に把握することが困難であるため、この場合にも、高精度の電流測定を行うことが困難である。
【００１４】
一方、以上のような温度変動に起因する精度の限界というこの問題点は、光電流測定装置に限らず、光電圧測定装置においても同様に存在しており、それらの光応用測定装置において一般的に解決すべき課題である。
【００１５】
本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消するために提案されたものであり、その目的は、温度による影響の補正を高精度に実現して電流・電圧を高精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度に測定可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測定装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することにより、電流、電圧、温度等の物理量を高精度に測定することを可能としたものである。
【００１７】
請求項１記載の発明は、
(a) 直線偏光を出射する１つの光源と、
(b) 入射した直線偏光の偏光方位を変化させる旋光性と、入射した直線偏光の偏光方位を特定の物理量に比例して変化させる光学素子と、
(c) 前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光と、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光とを、それぞれ２方位の偏光成分の光強度信号に変換する変換手段と、
(d) 前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、前記光学素子の温度に依存する旋光性の変化量を判定し、この旋光性の変化量に基づいて光学素子の温度を判定する処理手段とを備え、
(e) 前記処理手段が、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から前記特定の物理量を判定するにあたり、前記旋光性に基づいて判定された温度により、前記特定の物理量に基づく光学素子の偏光方位量を補正することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、旋光性を有する光学素子を出射した光から、２方位の偏光成分の光強度信号を取得して処理手段で補正することによって、旋光性のある光学素子を用いても、その旋光性を補正することが可能であるため、電流、電圧、温度等の物理量を高精度に測定することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、旋光の大きさが温度に依存する光学素子であり、処理手段が、光学素子の旋光の大きさから温度を求めるように構成されたことを特徴としている。
この発明によれば、その旋光の大きさに温度依存性を有する光学素子を使用することにより、その光学素子の旋光の大きさに基づいて高精度の温度測定が可能となる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光源からの直線偏光を入射してその偏光方位を磁界に比例して変化させるファラデー素子であり、処理手段が、変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた磁界の大きさ、あるいは、その磁界を生成させた電流の大きさを求めるように構成されたことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、旋光性を有するファラデー素子という１つのセンサにより、磁界または電流と温度という２種類の物理量を測定することが可能であり、かつ、センサ自体の磁界、温度に対する感度を相互に補正し合うことによって、高精度の測定が可能となる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、光源からの直線偏光を入射してその偏光状態を電界に比例して変化させるポッケルス素子であり、処理手段が、変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた電界の大きさ、あるいは、その電界を生成させた電圧を求めるように構成されたことを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、旋光性を有するポッケルス素子という１つのセンサにより、電界または電圧と温度という２種類の物理量を測定することが可能であり、かつ、センサ自体の電界、温度に対する感度を相互に補正し合うことによって、高精度の測定が可能となる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光応用測定装置において、旋光性を有する光学素子が、捻りを加えた光ファイバであることを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光応用測定装置において、捻りを加えた光ファイバが、アニーリングの施されていない石英ファイバであることを特徴としている。
【００２５】
これらの請求項５、６の発明によれば、センサとなる旋光性を有する光学素子を、特に捻りを加えた光ファイバとすることによって、測定対象である磁界・電流、電界・電圧、あるいは温度等の物理量に対する感度を任意に調整することができるため、センサの使用範囲を大幅に広げることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
［構成］
図１は、本発明による光応用測定装置を適用した第１の実施の形態として、電流測定装置の１つの形態を示す構成図である。この電流測定装置は、光源ドライバ１、光源２、送信ファイバ３、結合レンズ４、偏光子５、ファラデー素子６、ＰＢＳ（ポラライジングビームスプリッタ）７、２つの検出器８，９、および電子回路１０を備えている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源２からの光が電子回路１０から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【００２７】
まず、光源ドライバ１によって駆動される光源２からの光は、送信ファイバ３を伝播して結合レンズ４で平行光にされ、偏光子５により偏光子の軸方向の１つの直線偏光成分のみが出射され、ファラデー素子６に入射されるようになっている。すなわち、これらの構成要素１〜５によって、本発明における「直線偏光を出射する光源」が構成されている。
【００２８】
また、センサとなるファラデー素子６としては、旋光性を有し、かつ、旋光の大きさが温度に依存する素子が使用されており、このファラデー素子６は、被測定電流の流れる導体Ｃの近傍に設置されている。すなわち、偏光子５からファラデー素子６に入射した直線偏光が、ファラデー素子６を透過する間に、導体Ｃを流れる電流によって発生する磁界に比例したファラデー旋光を受けるようになっている。ファラデー素子６から出射した光は、ＰＢＳ７に入射されるようになっている。
【００２９】
ここで、ＰＢＳ７は、ファラデー旋光角がゼロで基準温度の場合に入射偏光方位が４５°となるように設置されており、センサであるファラデー素子６からの光を入射して直交する２方位の偏光成分の光強度信号を得るようになっている。すなわち、このＰＢＳ７は、本発明における変換手段に相当する。
【００３０】
そして、ＰＢＳ７で得られた２方位の偏光成分の光強度信号を、２つの検出器８，９でそれぞれ光電変換し、得られた２つの信号から、電子回路１０によって電流値を演算し、得られた信号を出力するようになっている。すなわち、これらの検出器８，９および電子回路１０によって、本発明における処理手段が構成されている。
【００３１】
この場合、電子回路１０では、次のような信号処理を行うことにより、温度および電流を求めるようになっている。
２つの検出器８，９で光電変換された２つの信号は、電流ゼロのときに出力されているバイアス成分と電流による変調成分に分けて考えることができる。
【００３２】
まず、電流がゼロの時に出力されているバイアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、Ｋは損失も含めた入射光強度をＫ、温度による旋光の変化（°）をΔαとすると、次の式(1)、(2)でそれぞれ表される。
【数１】
Ｖｘ＝Ｋ・ｓｉｎ2（４５°＋Δα） … (1)
Ｖｙ＝Ｋ・ｃｏｓ2（４５°＋Δα） … (2)
【００３３】
これらの式(1)、(2)から、次の式(3)が得られる。
【数２】
【００３４】
また、電流による変調成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、電流によるファラデー旋光角をＦとすると、変調成分次の式(4)、(5)でそれぞれ表される。
【数３】
Ｖｘ＝Ｋ・{ｓｉｎ（４５°＋Δα＋Ｆ）−ｓｉｎ（４５°＋Δα）}2
… (4)
Ｖｙ＝Ｋ・{ｃｏｓ（４５°＋Δα＋Ｆ）−ｃｏｓ（４５°＋Δα）}2
… (5)
ここで、Δαは式(3)から求められるので、式(4)、(5)から、ファラデー旋光角Ｆを求めることにより、電流を求めることができる。
【００３５】
［作用効果］
以上のように、本実施の形態においては、旋光性を有するファラデー素子６という同一のセンサで電流と温度の両方を測定することができる。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得られる。
【００３６】
すなわち、例えば、センサのヴェルデ定数に温度依存性がある場合でも、このセンサがセンサ素子そのものの温度を測定していることから、電流センサ近辺に温度センサを取り付けた場合に問題となる電流センサと温度センサの取付位置での温度差を考慮する必要がなく、電流測定時の温度による影響の補正を高精度に行うことができる。もちろん、温度測定時の磁界による影響の補正についても同様に高精度化が図れることはいうまでもない。
【００３７】
また、電流測定が不要で、温度測定のみを必要とする場合であっても、電流測定装置と同一の機器構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリットが得られる。
【００３８】
［第２の実施の形態］
［構成］
図２は、本発明による光応用測定装置を適用した第２の実施の形態として、電流測定装置の別の形態を示す構成図である。この電流測定装置は、前述した第１の実施の形態に係る図１の装置において、光源２と２つの検出器８，９との間の部分を全て光ファイバ型の素子で構成したものである。
【００３９】
すなわち、光源２には、送信ファイバ３、第１のファイバ偏光子１１、センサファイバ１２、偏波面保持カプラ１３が順次接続されている。この偏波面保持カプラ１３の各出射ポートには、第２のファイバ偏光子１４と第３のファイバ偏光子１５がそれぞれ接続され、これらの偏光子１４，１５は、受信ファイバ１６，１７を介して２つの検出器８，９にそれぞれ接続されている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源２からの光が電子回路１０から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【００４０】
まず、光源ドライバ１によって駆動される光源２からの光は、送信ファイバ３を伝播して第１のファイバ偏光子１１で直線偏光にされ、この直線偏光がセンサファイバ１２へ入射されるようになっている。ここで、センサファイバ１２は、捻りを加えることで旋光性を持たせた光ファイバ、望ましくは、アニーリングの施されていない石英ファイバであり、被測定電流の流れる導体Ｃの周りを周回して配置されている。すなわち、ファイバを透過する直線偏光が、導体Ｃを流れる電流によって発生する磁界に比例したファラデー旋光を受けるようになっている。
【００４１】
偏波面保持カプラ１３は、その軸が第１のファイバ偏光子１１の出射偏光軸に対して電流がゼロで基準温度の場合に４５°傾くように設置されている。この偏波面保持カプラ１３の一方の出射ポートに接続された第２のファイバ偏光子１４は、偏波面保持カプラ１３の軸と一致した偏光成分のみを透過するようになっており、偏波面保持カプラ１３の他方の出射ポートに接続された第３のファイバ偏光子１５は、偏波面保持カプラ１３の軸と直交した成分のみを透過するようになっている。すなわち、これらの第２、第３のファイバ偏光子１４，１５は、センサファイバ１２で生じた偏波面の回転を、直交する２方位の偏光成分の光強度信号に変換するようになっている。
【００４２】
そして、第２、第３のファイバ偏光子１４，１５で得られた２方向の偏光成分の光強度信号は、受信ファイバ１６，１７によって２つの検出器８，９まで伝送され、これらの検出器８，９でそれぞれ光電変換されるようになっている。なお、２つの検出器８，９で得られた２つの信号から、電子回路１０によって電流値を演算し、得られた信号を出力する点は、前述した第１の実施の形態と同様である。
【００４３】
［作用効果］
以上のような構成の光電流測定装置によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次のような作用効果が得られる。
まず、光源２と２つの検出器８，９との間の部分を全て光ファイバ型の素子で構成したことにより、光の伝播経路中に空間が全く存在しないことになる。そのため、光電流測定装置が振動等を受けた場合でも、振動による光量の変化を生じることがなく、安定した出力を得ることができる。
【００４４】
また、この光電流測定装置において、電流に対するセンサの感度ＳIは、ヴェルデ定数（°／Ａ）をＶ、ファイバの巻き数をｎとすると、次の式(6)で表される。
【数４】
ＳI＝Ｖ・ｎ … (6)
この式(6)からわかるように、センサファイバ１２の巻き数ｎを変えることによって、センサの感度を自由に変更することができ、様々な電流レンジの計測に容易に対応することができる。
【００４５】
また、この光電流測定装置において、温度に対するセンサの感度ＳTは、旋光の温度依存性（°／℃）をｄα／ｄＴ、ファイバの捻り回数をｍとすると、次の式(7)で表される。
【数５】
ＳT＝ｄα／ｄＴ・ｍ … (7)
この式(7)からわかるように、温度に対するセンサの感度ＳTは、電流に対するセンサの感度ＳIとは何ら関係なしに、任意の感度を得ることができる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
［構成］
図３は、本発明による光応用測定装置を適用した第３の実施の形態として、電圧測定装置の１つの形態を示す構成図である。この電圧測定装置は、前述した第１の実施の形態に係る図１の装置において、旋光性を有するファラデー素子６の代わりに、位相差板２１と旋光性を有するポッケルス素子２２を配置したものであり、他の部分は第１の実施の形態と同様に構成されている。以下には、この装置の構成の詳細について、光源２からの光が電子回路１０から信号として出力されるまでの流れに沿って順次説明する。
【００４７】
まず、光源２からの光が、送信ファイバ３を伝播して結合レンズ４で平行光にされ、偏光子５により直線偏光として出射される点は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態において、偏光子５からの直線偏光は、位相差板２１を介してセンサとなるポッケルス素子２２に入射されるようになっている。
【００４８】
すなわち、偏光子５からの直線偏光をそのままポッケルス素子２２に入射して出射偏光状態を測定することによって電圧を測定した場合には、電圧が正の時と負の時で同じ信号が出力されてしまうため、位相差板２１を用いて光学的なバイアスを予め加えておくことが、一般的に行われている。位相差板２１から出射した光は、ポッケルス素子２２に入射され、ポッケルス素子２２を透過する間に、電圧によって発生する電界に比例した位相差を受け、ポッケルス素子２２から出射した光は、ＰＢＳ７に入射されるようになっている。ここで、センサとなるポッケルス素子２２としては、旋光性を有し、かつ、旋光の大きさが温度に依存する素子が使用されている。
【００４９】
なお、ＰＢＳ７によって、直交する２方位の偏光成分の光強度信号を得て、これらの光強度信号を２つの検出器８，９でそれぞれ光電変換する点は、第１の実施の形態と同様であるが、本実施の形態においては、検出器８，９で得られた２つの信号から、電子回路１０によって電圧値を演算し、信号を出力するようになっている。
【００５０】
この場合、電子回路１０では、次のような信号処理を行うことにより、温度および電圧を求めるようになっている。
２つの検出器８，９で光電変換された２つの信号は、電圧ゼロのときに出力されているバイアス成分と電流による変調成分に分けて考えることができる。
【００５１】
まず、電圧がゼロのときに出力されているバイアス成分のｘ成分Ｖｘとｙ成分Ｖｙは、Ｋは損失も含めた入射光強度をＫ、温度による旋光の変化（°）をΔαとすると、次の式(8)、(9)でそれぞれ表される。
【数６】
Ｖｘ＝Ｋ・ｓｉｎ（４５°＋Δα） … (8)
Ｖｙ＝Ｋ・ｃｏｓ（４５°＋Δα） … (9)
【００５２】
これらの式(8)、(9)式から、次の式(10)が得られる。
【数７】
【００５３】
また、電圧は、ポッケルス効果によって生じる位相変化による偏光度の変化を測定することによって求めることができる。
【００５４】
［作用効果］
以上のように、本実施の形態においては、旋光性を有するファラデー素子６という同一のセンサで電圧と温度の両方を測定することができる。そのため、構成が単純化してコストの低減、信頼性の向上が期待できることに加えて、次のような効果が得られる。
【００５５】
すなわち、センサがセンサ素子そのものの温度を測定していることから、電圧センサ近辺に温度センサを取り付けた場合に問題となる取付位置での温度差を考慮する必要がなく、電圧測定時の温度による影響の補正を高精度に行うことができ、温度測定時の電界による影響の補正についても同様に高精度化が図れる。
【００５６】
また、電圧測定が不要で、温度測定のみを必要とする場合であっても、電圧測定装置と同一の機器構成で温度測定装置を実現できるため、機器の共通化が図れ、コスト低減と機器の信頼性の確保というメリットが得られる。
【００５７】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な形態が実施可能である。
例えば、第３の実施の形態の変形例として、第２の実施の形態と同様に、光源２と検出器８，９との間の部分を光ファイバ型の素子で構成することにより、第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
すなわち、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することができる限り、直線偏光を出射する光源、センサとなる光学素子、光学素子を出射した光を光強度信号に変換する変換手段、光強度信号から特定の物理量を求める処理手段、等の各部の具体的な構成は自由に選択可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、センサとなる光学素子として旋光性を有する光学素子を使用し、この光学素子の旋光性を補正することにより、温度による影響の補正を高精度に実現して電流・電圧を高精度に測定可能な、あるいは、温度自体を高精度に測定可能な、高精度で安定性に優れた小型の光応用測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光応用測定装置を適用した第１の実施の形態として、電流測定装置の１つの形態を示す構成図である。
【図２】本発明による光応用測定装置を適用した第２の実施の形態として、電流測定装置の別の形態を示す構成図である。
【図３】本発明による光応用測定装置を適用した第３の実施の形態として、電圧測定装置の１つの形態を示す構成図である。
【図４】従来技術による光応用電流測定装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｃ…導体
１…光源ドライバ
２…光源
３…送信ファイバ
４…結合レンズ
５…偏光子
６…ファラデー素子
７…ＰＢＳ
８，９…検出器
１０…電子回路
１１…第１のファイバ偏光子
１２…センサファイバ
１３…偏波面保持カプラ
１４…第２のファイバ偏光子
１５…第３のファイバ偏光子
１６，１７…受信ファイバ
２１…位相差板
２２…ポッケルス素子
３１…光源
３２…第１の光ファイバ
３３…第２の光ファイバ
３４…第１のＰＺファイバ
３５…ファイバコイル
３６…第２のＰＺファイバ
３７…検出器
Claims (5)
- 直線偏光を出射する１つの光源と、
入射した直線偏光の偏光方位を変化させる旋光性と、入射した直線偏光の偏光方位を特定の物理量に比例して変化させる光学素子と、
前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光と、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光とを、それぞれ２方位の偏光成分の光強度信号に変換する変換手段と、
前記特定の物理量がゼロの場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、前記光学素子の温度に依存する旋光性の変化量を判定し、この旋光性の変化量に基づいて光学素子の温度を判定する処理手段とを備え、
前記処理手段が、前記特定の物理量が存在する場合において直線偏光が光学素子を通過して出射した光に基づいて、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から前記特定の物理量を判定するにあたり、前記旋光性に基づいて判定された温度により、前記特定の物理量に基づく光学素子の偏光方位量を補正することを特徴とする光応用測定装置。 - 前記旋光性を有する光学素子は、前記光源からの直線偏光を入射してその偏光方位を磁界に比例して変化させるファラデー素子であり、前記処理手段は、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた磁界の大きさ、あるいは、その磁界を生成させた電流の大きさを求めるように構成された、ことを特徴とする請求項１記載の光応用測定装置。
- 前記旋光性を有する光学素子は、前記光源からの直線偏光を入射してその偏光状態を電界に比例して変化させるポッケルス素子であり、前記処理手段は、前記変換手段によって得られた２方位の偏光成分の光強度信号から、与えられた電界の大きさ、あるいは、その電界を生成させた電圧を求めるように構成された、ことを特徴とする請求項１記載の光応用測定装置。
- 前記旋光性を有する光学素子は、捻りを加えた光ファイバであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光応用測定装置。
- 前記捻りを加えた光ファイバは、アニーリングの施されていない石英ファイバであることを特徴とする請求項４記載の光応用測定装置。
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