JPH04332878A - 電磁界強度測定装置 - Google Patents
電磁界強度測定装置Info
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- JPH04332878A JPH04332878A JP3131930A JP13193091A JPH04332878A JP H04332878 A JPH04332878 A JP H04332878A JP 3131930 A JP3131930 A JP 3131930A JP 13193091 A JP13193091 A JP 13193091A JP H04332878 A JPH04332878 A JP H04332878A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
-
- G—PHYSICS
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- G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
- G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
- G01R29/0885—Sensors; antennas; probes; detectors using optical probes, e.g. electro-optical, luminescent, glow discharge, or optical interferometers
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電磁界強度測定装置、特
に光学的に電磁界の強さを測定する電磁界強度測定装置
に関する。
に光学的に電磁界の強さを測定する電磁界強度測定装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、電磁波は、各種の分野に
於て幅広く用いられており、特に今日のような情報化時
代では、放送や通信のための情報伝達媒体としてますま
すその重要性を増している。また、これ以外の分野でも
、半導体製造装置やプラズマ加熱などのエネルギー媒体
として電磁波の応用範囲は広がりつつある。従って、こ
れらの技術の向上のために、使用する電磁界の様子を正
確に把握することが必要とされる。また、これとは逆に
、電磁波によって引き起こされる各種電子機器の機能障
害に関する問題も増えてきている。このことから、EM
Iと略称される電磁波障害対策を行なう上でも、電磁界
の様子を正確に把握することが必要となる。
於て幅広く用いられており、特に今日のような情報化時
代では、放送や通信のための情報伝達媒体としてますま
すその重要性を増している。また、これ以外の分野でも
、半導体製造装置やプラズマ加熱などのエネルギー媒体
として電磁波の応用範囲は広がりつつある。従って、こ
れらの技術の向上のために、使用する電磁界の様子を正
確に把握することが必要とされる。また、これとは逆に
、電磁波によって引き起こされる各種電子機器の機能障
害に関する問題も増えてきている。このことから、EM
Iと略称される電磁波障害対策を行なう上でも、電磁界
の様子を正確に把握することが必要となる。
【0003】従って、従来より各種の電磁界強度測定装
置の開発実用化が進められている。このような従来装置
は、センサを電磁界測定場に設置し、その電磁界強度を
測定するように構成されている。このため、前記センサ
は、電磁界測定場に設置された場合、測定電磁界そのも
のを乱すことのないよう形成される必要があり、しかも
狭い空間内においても電磁界を測定できるよう、小さく
形成されることが望ましい。
置の開発実用化が進められている。このような従来装置
は、センサを電磁界測定場に設置し、その電磁界強度を
測定するように構成されている。このため、前記センサ
は、電磁界測定場に設置された場合、測定電磁界そのも
のを乱すことのないよう形成される必要があり、しかも
狭い空間内においても電磁界を測定できるよう、小さく
形成されることが望ましい。
【0004】しかし、従来の電磁界強度測定装置は、こ
のような条件を満足するセンサを備えておらず、特に小
さなセンサを用い、低周波の電磁界強度、とりわけ商用
電源周波数の電磁界を正確に測定することができないと
いう問題があった。
のような条件を満足するセンサを備えておらず、特に小
さなセンサを用い、低周波の電磁界強度、とりわけ商用
電源周波数の電磁界を正確に測定することができないと
いう問題があった。
【0005】例えば、従来の電磁界強度測定装置の一つ
として、何らかのプローブアンテナをセンサーとして電
磁界中に設置し、それによって得られた電気信号を金属
導体のケーブルを介して、被測定電界の外部に設置され
た検出回路まで伝送するものがある。
として、何らかのプローブアンテナをセンサーとして電
磁界中に設置し、それによって得られた電気信号を金属
導体のケーブルを介して、被測定電界の外部に設置され
た検出回路まで伝送するものがある。
【0006】しかし、金属ケーブルを使用すると、セン
サーとして用いられるプローブアンテナの自由な移動や
設置が妨げられるだけでなく、被測定電界そのものも乱
されてしまい、正確な測定を行うことが出来ないという
問題がある。
サーとして用いられるプローブアンテナの自由な移動や
設置が妨げられるだけでなく、被測定電界そのものも乱
されてしまい、正確な測定を行うことが出来ないという
問題がある。
【0007】このような問題を解決した従来装置として
、LiNbO3 等の電気光学結晶を用いた電磁界強度
測定装置がある。
、LiNbO3 等の電気光学結晶を用いた電磁界強度
測定装置がある。
【0008】図8には、この電磁界強度測定装置の一例
が示されている。この従来装置は、電磁界の測定場10
0に設置されるセンサ部10と、この測定場100の外
に設置される光源12及び光検出器14とを含み、セン
サ部10と光源12および光検出器14は、それぞれ測
定光入力用光ファイバ16及び測定光出力用光ファイバ
18を介して光学的に接続されている。
が示されている。この従来装置は、電磁界の測定場10
0に設置されるセンサ部10と、この測定場100の外
に設置される光源12及び光検出器14とを含み、セン
サ部10と光源12および光検出器14は、それぞれ測
定光入力用光ファイバ16及び測定光出力用光ファイバ
18を介して光学的に接続されている。
【0009】前記センサ部10は、偏光子20,電気光
学結晶22,検光子24,プローブアンテナ26a,2
6b及び電気光学結晶22の側面に相対向するように設
けられた一対の電極28a,28bを含む。ここで、電
極28a,28bは、アンテナ26a,26bとそれぞ
れ接続されている。
学結晶22,検光子24,プローブアンテナ26a,2
6b及び電気光学結晶22の側面に相対向するように設
けられた一対の電極28a,28bを含む。ここで、電
極28a,28bは、アンテナ26a,26bとそれぞ
れ接続されている。
【0010】この従来装置を用いて電磁界を測定する場
合には、光ファイバ16を介し光源12からセンサ部1
0へ向け測定光を出力する。
合には、光ファイバ16を介し光源12からセンサ部1
0へ向け測定光を出力する。
【0011】センサ部10の主要部を構成する電気光学
結晶22は、同図に示すようX軸,Y軸,Z軸に沿って
カットされ、光源12からの測定光が、偏光子20によ
ってY軸に対し45°傾けた直線偏波の光波としてX軸
方向へ伝搬されるよう形成されている。従って、偏光子
20を介し電気光学結晶22に入射した光波は、常光(
Y軸)、異常光(Z軸)の成分に分解され、各々独立に
伝搬されることになる。
結晶22は、同図に示すようX軸,Y軸,Z軸に沿って
カットされ、光源12からの測定光が、偏光子20によ
ってY軸に対し45°傾けた直線偏波の光波としてX軸
方向へ伝搬されるよう形成されている。従って、偏光子
20を介し電気光学結晶22に入射した光波は、常光(
Y軸)、異常光(Z軸)の成分に分解され、各々独立に
伝搬されることになる。
【0012】このとき、アンテナ26a,26bによっ
て検出された電磁界は電極28a,28b間に電位差と
して印加され、この電位差により誘起される結晶22の
電気光学効果により異常光に対する屈折率が変化する。 これにより、この電気光学結晶22を通過した2成分の
光波、即ち常光と異常光の光波に位相差が生じることに
なる。この位相差を、前記偏光子20と直交するように
配置された検光子24を用いて検出する。即ち、位相差
がなければ、初期の直線偏光のままであり、検光子24
を通過する光量はゼロである。しかし、電磁界により位
相差が生じると、光波は、楕円偏光となり、検光子24
を通過する成分が生ずる。検光子24を通過する光量は
、印加された電位差によって決まるため、検光子24を
通過した光量を光ファイバ18を介して光検出器14へ
導き、その光量を測定することにより、電気光学結晶2
2に印加された電位差、ひいては電磁界強度を測定する
ことができる。
て検出された電磁界は電極28a,28b間に電位差と
して印加され、この電位差により誘起される結晶22の
電気光学効果により異常光に対する屈折率が変化する。 これにより、この電気光学結晶22を通過した2成分の
光波、即ち常光と異常光の光波に位相差が生じることに
なる。この位相差を、前記偏光子20と直交するように
配置された検光子24を用いて検出する。即ち、位相差
がなければ、初期の直線偏光のままであり、検光子24
を通過する光量はゼロである。しかし、電磁界により位
相差が生じると、光波は、楕円偏光となり、検光子24
を通過する成分が生ずる。検光子24を通過する光量は
、印加された電位差によって決まるため、検光子24を
通過した光量を光ファイバ18を介して光検出器14へ
導き、その光量を測定することにより、電気光学結晶2
2に印加された電位差、ひいては電磁界強度を測定する
ことができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】この電磁界強度測定装
置は、センサ部10、光ファイバ16,18がほとんど
誘電体で構成されているため、測定場100内における
電磁界がほとんど乱されず、正確な電磁界強度の測定を
行うことができる。
置は、センサ部10、光ファイバ16,18がほとんど
誘電体で構成されているため、測定場100内における
電磁界がほとんど乱されず、正確な電磁界強度の測定を
行うことができる。
【0014】しかし、この従来装置は、センサ部10の
アンテナ26a,26bが、低周波の電磁界強度を検出
することができないという問題があった。すなわち、前
記アンテナ26a,26bとして、通常のダイポールア
ンテナ等を使用すると、低周波の電磁界を検出するため
には、長大なアンテナ長を必要とするため、センサ部が
大きくなりすぎ現実的でない。このため、従来の電磁界
強度測定装置では、小さなセンサ部10で低周波の電磁
界強度の測定を行うことはできず、特に商用電源周波数
(50Hz,60Hz)近傍での電界強度の測定を行う
ことができないという問題があった。
アンテナ26a,26bが、低周波の電磁界強度を検出
することができないという問題があった。すなわち、前
記アンテナ26a,26bとして、通常のダイポールア
ンテナ等を使用すると、低周波の電磁界を検出するため
には、長大なアンテナ長を必要とするため、センサ部が
大きくなりすぎ現実的でない。このため、従来の電磁界
強度測定装置では、小さなセンサ部10で低周波の電磁
界強度の測定を行うことはできず、特に商用電源周波数
(50Hz,60Hz)近傍での電界強度の測定を行う
ことができないという問題があった。
【0015】また、前記従来装置は、センサ部10の主
要部としてバルク結晶22を用いている。このため、電
磁界の測定感度が著しく低く、微弱な電磁界強度の測定
が難しいという問題があった。例えば、1mm角という
超小型の結晶22を用いても、そこを通る光の位相を1
80度変化させるためには、300Vもの電圧が必要と
される。このため、使用するアンテナ26a,26bの
利得にもよるが、微弱な電磁界強度の測定は極めて難し
いという問題があった。
要部としてバルク結晶22を用いている。このため、電
磁界の測定感度が著しく低く、微弱な電磁界強度の測定
が難しいという問題があった。例えば、1mm角という
超小型の結晶22を用いても、そこを通る光の位相を1
80度変化させるためには、300Vもの電圧が必要と
される。このため、使用するアンテナ26a,26bの
利得にもよるが、微弱な電磁界強度の測定は極めて難し
いという問題があった。
【0016】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、電磁界測定場における
電磁界の強度を高感度でしかも外乱の影響を受けること
なく正確に測定することができ、特に小さなセンサ手段
で、低周波の電磁界強度を正確に測定することができる
電磁界強度測定装置を提供することにある。
されたものであり、その目的は、電磁界測定場における
電磁界の強度を高感度でしかも外乱の影響を受けること
なく正確に測定することができ、特に小さなセンサ手段
で、低周波の電磁界強度を正確に測定することができる
電磁界強度測定装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段および作用】第1発明
[構成]前記課題を解決するために、本発明は、コ
ヒーレントな測定光を出力する測定光発生手段と、電磁
界測定場に設置され、前記測定光発生手段から出力され
る測定光が光ファイバを介し入射され、この入射測定光
を電磁界強度に応じて変調出力するセンサ手段と、前記
センサ手段から出力される測定光が光ファイバを介して
入射され、この測定光の変調度に基づき、電磁界測定場
における電磁界強度を演算する電磁界強度演算手段と、
を含み、前記センサ手段は、電磁界を検出し、検出され
た電磁界の強度に応じた電圧を出力するコンデンサー型
のアンテナ部と、入射測定光が伝搬される導波路が光変
調部を通過するよう形成された導波型の光集積回路と、
前記コンデンサ型のアンテナ部の出力電圧を前記光変調
部の導波路に印加する光変調部電極と、を含み、前記光
変調部は、導波路内を伝搬する測定光を、電磁界強度に
応じて変調出力するよう形成されたことを特徴とする。
ヒーレントな測定光を出力する測定光発生手段と、電磁
界測定場に設置され、前記測定光発生手段から出力され
る測定光が光ファイバを介し入射され、この入射測定光
を電磁界強度に応じて変調出力するセンサ手段と、前記
センサ手段から出力される測定光が光ファイバを介して
入射され、この測定光の変調度に基づき、電磁界測定場
における電磁界強度を演算する電磁界強度演算手段と、
を含み、前記センサ手段は、電磁界を検出し、検出され
た電磁界の強度に応じた電圧を出力するコンデンサー型
のアンテナ部と、入射測定光が伝搬される導波路が光変
調部を通過するよう形成された導波型の光集積回路と、
前記コンデンサ型のアンテナ部の出力電圧を前記光変調
部の導波路に印加する光変調部電極と、を含み、前記光
変調部は、導波路内を伝搬する測定光を、電磁界強度に
応じて変調出力するよう形成されたことを特徴とする。
【0018】上記構成において、測定光発生手段は、コ
ヒーレントなレーザ光を出力するレーザ光源と、出力さ
れるレーザー光を測定光入力用の光ファイバに整合性よ
く入射させる光学系と、を含むよう形成することが好ま
しい。
ヒーレントなレーザ光を出力するレーザ光源と、出力さ
れるレーザー光を測定光入力用の光ファイバに整合性よ
く入射させる光学系と、を含むよう形成することが好ま
しい。
【0019】また、前記レーザ光源としては、例えばH
eNeレーザ,YAGレーザ,半導体レーザ等、任意の
ものを使用可能であるが、光ファイバとの整合性を考え
ると、半導体レーザーを用いることが好ましい。
eNeレーザ,YAGレーザ,半導体レーザ等、任意の
ものを使用可能であるが、光ファイバとの整合性を考え
ると、半導体レーザーを用いることが好ましい。
【0020】また、前記測定光入力用の光ファイバとし
ては、例えばマルチモードファイバ(MMF),シング
ルモードファイバ(SMF),偏波面保存ファイバ(P
MF)等の各種ファイバが使用可能であるが、光利用効
率、安定性等の点を考慮すると、偏波面保存ファイバ(
PMF)を用いることが好ましい。
ては、例えばマルチモードファイバ(MMF),シング
ルモードファイバ(SMF),偏波面保存ファイバ(P
MF)等の各種ファイバが使用可能であるが、光利用効
率、安定性等の点を考慮すると、偏波面保存ファイバ(
PMF)を用いることが好ましい。
【0021】また、前記導波型の光集積回路内に形成さ
れる光変調部としては、例えばマッハツェンダー干渉計
型,方向性結合器型,交差型などの種々の形態のものを
任意に用いることができる。
れる光変調部としては、例えばマッハツェンダー干渉計
型,方向性結合器型,交差型などの種々の形態のものを
任意に用いることができる。
【0022】前記光集積回路を構成する材料としては、
例えば、LiNbO3 ,LiTaO3 等の強誘電体
、GaAlAs,Si等の半導体、SiO2 ,Si3
N4 等の非晶質等の材料が使用可能であるが、電気
光学効果の大きなLiNbO3 を使用することが好ま
しい。
例えば、LiNbO3 ,LiTaO3 等の強誘電体
、GaAlAs,Si等の半導体、SiO2 ,Si3
N4 等の非晶質等の材料が使用可能であるが、電気
光学効果の大きなLiNbO3 を使用することが好ま
しい。
【0023】また、前記コンデンサ型のアンテナ部とし
ては、必要に応じて各種形態のものを使用可能であり、
例えば、適切な大きさの金属板を対向させて構成するこ
とができる。また、このコンデンサ型のアンテナ部は、
光集積回路と同一の基板上にフォトリソグラフィなどで
作成された集積化アンテナとしても形成することが可能
であり、これによりセンサ全体の小型化を図ることが可
能となる。
ては、必要に応じて各種形態のものを使用可能であり、
例えば、適切な大きさの金属板を対向させて構成するこ
とができる。また、このコンデンサ型のアンテナ部は、
光集積回路と同一の基板上にフォトリソグラフィなどで
作成された集積化アンテナとしても形成することが可能
であり、これによりセンサ全体の小型化を図ることが可
能となる。
【0024】また、前記測定光出力用の光ファイバとし
ては、前記測定光入力用の光ファイバと同様に種々のも
のが使用可能であるが、モード変換雑音光、導波路内の
散乱雑音光などの不要光を除去し、導波路からの信号光
のみを伝送するよう、シングルモードファイバを用いる
ことが好ましい。 [作用]本発明は以上の構成からなり、次にその作用を
説明する。
ては、前記測定光入力用の光ファイバと同様に種々のも
のが使用可能であるが、モード変換雑音光、導波路内の
散乱雑音光などの不要光を除去し、導波路からの信号光
のみを伝送するよう、シングルモードファイバを用いる
ことが好ましい。 [作用]本発明は以上の構成からなり、次にその作用を
説明する。
【0025】本発明の測定装置を用いて電磁界を測定す
る場合には、まずセンサ手段を電磁界測定場に設置し、
測定光発生手段および電磁界強度演算手段を測定場の外
に設置する。
る場合には、まずセンサ手段を電磁界測定場に設置し、
測定光発生手段および電磁界強度演算手段を測定場の外
に設置する。
【0026】そして、測定光発生手段から、光ファイバ
を介しセンサ手段へ向けコヒーレントな測定光を出力す
る。
を介しセンサ手段へ向けコヒーレントな測定光を出力す
る。
【0027】センサ手段は、アンテナ部と光集積回路と
を有し、光集積回路内には導波路が形成されている。ア
ンテナ部は、コンデンサ型のアンテナ部として形成され
、このコンデンサ型のアンテナ部の出力電圧は、光変調
部電極を用いて導波路に印加され、その導波路内を通過
する測定光を変調するようになっている。
を有し、光集積回路内には導波路が形成されている。ア
ンテナ部は、コンデンサ型のアンテナ部として形成され
、このコンデンサ型のアンテナ部の出力電圧は、光変調
部電極を用いて導波路に印加され、その導波路内を通過
する測定光を変調するようになっている。
【0028】このように、光変調部内を通過する測定光
は、アンテナ部を用いて検出される外部の電磁界強度に
応じて変調出力されることから、この測定光の変調度を
測定することにより、電磁界強度を測定することができ
る。
は、アンテナ部を用いて検出される外部の電磁界強度に
応じて変調出力されることから、この測定光の変調度を
測定することにより、電磁界強度を測定することができ
る。
【0029】このとき、本発明のように、コンデンサ型
のアンテナ部を用いることにより、低周波の電磁界をも
小さなアンテナで感度よく検出できるため、小さなセン
サ手段を用いて、低周波の電磁界強度を精度良く測定す
ることができる。
のアンテナ部を用いることにより、低周波の電磁界をも
小さなアンテナで感度よく検出できるため、小さなセン
サ手段を用いて、低周波の電磁界強度を精度良く測定す
ることができる。
【0030】すなわち、本発明に用いられるコンデンサ
型のアンテナ部は、例えば図3に示すよう一対のアンテ
ナ金属34a,34bを対向配置することで形成されて
いる。
型のアンテナ部は、例えば図3に示すよう一対のアンテ
ナ金属34a,34bを対向配置することで形成されて
いる。
【0031】ここで、外部の被測定低周波電磁界をES
とすると、アンテナ部を構成する一対のアンテナ金属
34a,34bの片面には次式で示す電荷Qが発生する
。 ここで、Sはアンテナ金属34a,34bの面積,ε0
は真空誘電率を表す。
とすると、アンテナ部を構成する一対のアンテナ金属
34a,34bの片面には次式で示す電荷Qが発生する
。 ここで、Sはアンテナ金属34a,34bの面積,ε0
は真空誘電率を表す。
【0032】
【数1】
図5(a)は、前記一対のアンテナ金属34a,34b
に、何ら外部回路を接続しない状態を表し、同図(b)
は、前記一対のアンテナ金属34a,34bに外部回路
として電極36a,36bを接続した状態を模擬的に表
している。なお、前記電極36a,36bは、光変調部
42内に形成された導波路48a,48bに、アンテナ
金属36a,36bから出力される電圧を印加するもの
である。
に、何ら外部回路を接続しない状態を表し、同図(b)
は、前記一対のアンテナ金属34a,34bに外部回路
として電極36a,36bを接続した状態を模擬的に表
している。なお、前記電極36a,36bは、光変調部
42内に形成された導波路48a,48bに、アンテナ
金属36a,36bから出力される電圧を印加するもの
である。
【0033】図5(a)に示すよう、アンテナ金属34
a,34bに外部回路が接続されていない場合、これら
一対のアンテナ金属34a,34bには、その表面のみ
ならず裏面側にも等量異負号の電荷が発生する。これに
対して、本発明のように、前記一対のアンテナ金属34
a,34bに外部回路として電極36a,36bが接続
されると、図5(b)に示すよう、前記一対のアンテナ
金属34a,34b間に形成される容量Ca は、前記
一対の電極36a,36b間に形成される容量Cm に
比べはるかに小さな値となる。前記一対のアンテナ金属
34a,34bは、前記一対の電極36a,36bと接
続されているため、両者は同電位となる。従って、一対
のアンテナ金属34a,34bから出力される電圧Vs
を用い、前記(1)式は次式で表されることとなる。
a,34bに外部回路が接続されていない場合、これら
一対のアンテナ金属34a,34bには、その表面のみ
ならず裏面側にも等量異負号の電荷が発生する。これに
対して、本発明のように、前記一対のアンテナ金属34
a,34bに外部回路として電極36a,36bが接続
されると、図5(b)に示すよう、前記一対のアンテナ
金属34a,34b間に形成される容量Ca は、前記
一対の電極36a,36b間に形成される容量Cm に
比べはるかに小さな値となる。前記一対のアンテナ金属
34a,34bは、前記一対の電極36a,36bと接
続されているため、両者は同電位となる。従って、一対
のアンテナ金属34a,34bから出力される電圧Vs
を用い、前記(1)式は次式で表されることとなる。
【0034】
【数2】
すなわち、図5(b)に示すよう、一対の電極36a,
36b間に電荷の殆どが集中して発生することになる。 従って、電磁界測定場における電界が緩やかに変化する
低周波電磁界では、光変調部42を介してアンテナ金属
34a,34b間に電流iが流れることになる。このと
きの、光変調部42のインピーダンスZは、光変調部の
抵抗をR、電磁界の角速度をωとすると、次のようにな
る。
36b間に電荷の殆どが集中して発生することになる。 従って、電磁界測定場における電界が緩やかに変化する
低周波電磁界では、光変調部42を介してアンテナ金属
34a,34b間に電流iが流れることになる。このと
きの、光変調部42のインピーダンスZは、光変調部の
抵抗をR、電磁界の角速度をωとすると、次のようにな
る。
【0035】Z=R/(1+jωCm R)従って、ア
ンテナ金属34a,34b間に発生する電圧Vs は次
式で表されることになる。
ンテナ金属34a,34b間に発生する電圧Vs は次
式で表されることになる。
【0036】
【数3】
この式から明らかなように、低周波数側のカットオフ周
波数は、 (1/2πCm R) となり、Cm ,Rの値により決定される。
波数は、 (1/2πCm R) となり、Cm ,Rの値により決定される。
【0037】ここにおいて、導波型の光集積回路40の
光変調部電極36a,36b間のインピーダンスは極め
て高い。すなわち、光変調部36の容量(導波路48a
,48bの容量)Cm は〜10−12 Fのオーダー
であるが、変調部電極36a,36b間の抵抗Rは容易
に〜1010Ω以上に形成できる。従って、電界検出の
低周波数側のカットオフ周波数を、簡単に10Hz以下
にすることができる。
光変調部電極36a,36b間のインピーダンスは極め
て高い。すなわち、光変調部36の容量(導波路48a
,48bの容量)Cm は〜10−12 Fのオーダー
であるが、変調部電極36a,36b間の抵抗Rは容易
に〜1010Ω以上に形成できる。従って、電界検出の
低周波数側のカットオフ周波数を、簡単に10Hz以下
にすることができる。
【0038】また、前記(3)式によれば、電界検出感
度がε0 S/Cm で表される。これから明らかなよ
うに、検出感度にはアンテナ金属34a,34bの間隔
が含まれていない。これは、アンテナ実効長が感度を決
定し、低周波では長大なものになる通常のダイポールア
ンテナなどと異なり、本発明では、アンテナ金属34a
,34bを極めて小型にできることを意味する。
度がε0 S/Cm で表される。これから明らかなよ
うに、検出感度にはアンテナ金属34a,34bの間隔
が含まれていない。これは、アンテナ実効長が感度を決
定し、低周波では長大なものになる通常のダイポールア
ンテナなどと異なり、本発明では、アンテナ金属34a
,34bを極めて小型にできることを意味する。
【0039】このように、本発明の装置によれば、アン
テナを大幅に小型化にすることができるため、低周波電
磁界測定用のセンサ手段を、十分に小さなものとするこ
とができる。
テナを大幅に小型化にすることができるため、低周波電
磁界測定用のセンサ手段を、十分に小さなものとするこ
とができる。
【0040】そして、本発明のセンサ手段では、コンデ
ンサ型のアンテナ部を構成する一対のアンテナ金属34
a,34bから、外部の電磁界強度に応じた電圧Vs
が出力されると、この出力電圧Vs は光変調部電極3
6a,36b間に印加され、この電圧Vs により誘起
される電気光学効果により、変調部42における導波路
48の屈折率が変化し、ここを通過する測定光は、外部
の電磁界強度に応じて変調されることになる。
ンサ型のアンテナ部を構成する一対のアンテナ金属34
a,34bから、外部の電磁界強度に応じた電圧Vs
が出力されると、この出力電圧Vs は光変調部電極3
6a,36b間に印加され、この電圧Vs により誘起
される電気光学効果により、変調部42における導波路
48の屈折率が変化し、ここを通過する測定光は、外部
の電磁界強度に応じて変調されることになる。
【0041】そして、光変調部を通過してきた測定光は
、導波路から光ファイバを介し、電磁界強度演算手段へ
向け出力され、電磁界強度演算手段は、この測定光の変
調度に基づき電磁界測定場における電磁界強度を演算す
ることができる。
、導波路から光ファイバを介し、電磁界強度演算手段へ
向け出力され、電磁界強度演算手段は、この測定光の変
調度に基づき電磁界測定場における電磁界強度を演算す
ることができる。
【0042】このように、本発明では電磁界強度の検出
に用いるアンテナとして、コンデンサ型のアンテナ部を
用いることにより、電磁界測定場における電磁界の強度
を高感度で測定することができ、特に電磁界検出時にお
ける低周波数側のカットオフ周波数を必要に応じて10
Hz以下とすることもできるため、低周波の電磁界強度
を正確に測定することが可能となる。 [発明の効果]以上説明したように、本発明によれば、
外乱などの影響を受けることなく、低周波領域の電磁界
強度を光学的に高感度で正確に測定することができる。 特に、本発明によれば、アンテナとして、コンテンサ型
のアンテナを用いることにより、電磁界測定場に設置さ
れるセンサ手段を十分小型化することができ、しかも、
従来小さなセンサ手段では、その測定が難しかった商用
電源周波数領域における電磁界強度や、直流に近い低周
波領域の電磁界強度を精度よく測定することができる。
に用いるアンテナとして、コンデンサ型のアンテナ部を
用いることにより、電磁界測定場における電磁界の強度
を高感度で測定することができ、特に電磁界検出時にお
ける低周波数側のカットオフ周波数を必要に応じて10
Hz以下とすることもできるため、低周波の電磁界強度
を正確に測定することが可能となる。 [発明の効果]以上説明したように、本発明によれば、
外乱などの影響を受けることなく、低周波領域の電磁界
強度を光学的に高感度で正確に測定することができる。 特に、本発明によれば、アンテナとして、コンテンサ型
のアンテナを用いることにより、電磁界測定場に設置さ
れるセンサ手段を十分小型化することができ、しかも、
従来小さなセンサ手段では、その測定が難しかった商用
電源周波数領域における電磁界強度や、直流に近い低周
波領域の電磁界強度を精度よく測定することができる。
【0043】他の発明
[第2の発明]また、本発明の電磁界強度測定装置にお
いて、光集積回路内に設けられた光変調部を、分岐干渉
計型のものとするためには、次のように形成することが
好ましい。
いて、光集積回路内に設けられた光変調部を、分岐干渉
計型のものとするためには、次のように形成することが
好ましい。
【0044】すなわち、第2発明の電磁界強度測定装置
において、前記導波路は、分岐部で第1の変調用導波路
および第2の変調用導波路に分岐され、合波部で再度合
流するよう形成され、前記光変調部は、前記コンデンサ
型のアンテナ部から出力される電圧信号を、前記第1の
変調用導波路及び第2の変調用導波路に正負が逆の電圧
信号として印加するよう光変調部電極が形成され、各変
調用導波路内を伝搬する測定光の位相を変化させた後、
前記合波部で合波干渉させることにより、電磁界強度に
応じてその強度が変調された測定光を出力するよう形成
されたことを特徴とする。
において、前記導波路は、分岐部で第1の変調用導波路
および第2の変調用導波路に分岐され、合波部で再度合
流するよう形成され、前記光変調部は、前記コンデンサ
型のアンテナ部から出力される電圧信号を、前記第1の
変調用導波路及び第2の変調用導波路に正負が逆の電圧
信号として印加するよう光変調部電極が形成され、各変
調用導波路内を伝搬する測定光の位相を変化させた後、
前記合波部で合波干渉させることにより、電磁界強度に
応じてその強度が変調された測定光を出力するよう形成
されたことを特徴とする。
【0045】以上の構成とすることより、光ファイバを
介して導波路に入射された測定光は、光変調部内を第1
および第2の変調用導波路に分岐して流れた後、合波部
で合波干渉することになる。
介して導波路に入射された測定光は、光変調部内を第1
および第2の変調用導波路に分岐して流れた後、合波部
で合波干渉することになる。
【0046】ここで、前記光変調部は、アンテナ部から
出力される電圧信号が、第1の変調用導波路および第2
の変調用導波路に印加されるように構成されている。
出力される電圧信号が、第1の変調用導波路および第2
の変調用導波路に印加されるように構成されている。
【0047】従って、電磁界測定場内において、アンテ
ナ部が外部の電磁界の強度に応じた電圧を出力すると、
この電圧は第1および第2の変調用導波路に印加され、
これら各導波路の屈折率を変化させる。従って、これら
第1および第2の変調用導波路内を伝搬する測定光の光
波の位相が変化することになる。
ナ部が外部の電磁界の強度に応じた電圧を出力すると、
この電圧は第1および第2の変調用導波路に印加され、
これら各導波路の屈折率を変化させる。従って、これら
第1および第2の変調用導波路内を伝搬する測定光の光
波の位相が変化することになる。
【0048】ここで、第1および第2の変調用導波路に
は、正負が逆になるよう電圧が印加されるため、これら
各導波路を伝搬する光波は位相変化の符号が逆となり位
相差が生じることになる。そして、これら第1および第
2の変調用導波路内を通過した測定光を合波部で合波干
渉させることにより、位相変化の度合が光の強弱に変換
されることになる。
は、正負が逆になるよう電圧が印加されるため、これら
各導波路を伝搬する光波は位相変化の符号が逆となり位
相差が生じることになる。そして、これら第1および第
2の変調用導波路内を通過した測定光を合波部で合波干
渉させることにより、位相変化の度合が光の強弱に変換
されることになる。
【0049】すなわち、外部に電磁界が存在しない場合
には該強度変調部から出力される測定光は最大強度とな
り、位相差が180°のときは最少光量となる。従って
、このように光変調部から変調出力される測定光の強弱
を測定することにより、位相差の度合い、ひいては電磁
界の強度をより正確に測定することができる。
には該強度変調部から出力される測定光は最大強度とな
り、位相差が180°のときは最少光量となる。従って
、このように光変調部から変調出力される測定光の強弱
を測定することにより、位相差の度合い、ひいては電磁
界の強度をより正確に測定することができる。
【0050】
【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【0051】図2には、本発明にかかる電磁界強度測定
装置の好適な実施例が示されている。実施例の測定装置
は、電磁界測定場100内に設置されるセンサ部30と
、電磁界測定場100の外に設置される測定光発生部6
0、電磁界強度演算回路70及び表示部90とを含む。
装置の好適な実施例が示されている。実施例の測定装置
は、電磁界測定場100内に設置されるセンサ部30と
、電磁界測定場100の外に設置される測定光発生部6
0、電磁界強度演算回路70及び表示部90とを含む。
【0052】そして、前記測定光発生部60とセンサ部
30とは測定光入力用の光ファイバ58を介して光学的
に接続され、さらにセンサ部30と電磁界強度演算回路
70とは変調光出力用の光ファイバ68を介して光学的
に接続されている。
30とは測定光入力用の光ファイバ58を介して光学的
に接続され、さらにセンサ部30と電磁界強度演算回路
70とは変調光出力用の光ファイバ68を介して光学的
に接続されている。
【0053】前記測定光発生部60は、コヒーレントな
測定光を出力するよう形成されており、具体的にはレー
ザ光源62と、このレーザ光を光ファイバ58に導くレ
ンズなどからなる光学系64とを含む。前記レーザー光
源62は、光ファイバとの整合性から、半導体レーザを
用いて形成されている。また、前記光ファイバ58は、
光利用効率、安定性の面等を考慮して、本実施例では偏
波面保存ファイバが用いられている。
測定光を出力するよう形成されており、具体的にはレー
ザ光源62と、このレーザ光を光ファイバ58に導くレ
ンズなどからなる光学系64とを含む。前記レーザー光
源62は、光ファイバとの整合性から、半導体レーザを
用いて形成されている。また、前記光ファイバ58は、
光利用効率、安定性の面等を考慮して、本実施例では偏
波面保存ファイバが用いられている。
【0054】図1には、前記センサ部30の具体的な構
成が示されている。このセンサ部30は、測定しようと
する電磁界の強度に応じた電圧信号を出力するアンテナ
32と、通過する光の強度を電圧により変化させる光変
調部42が設けられた導波型光集積回路40とを含む。
成が示されている。このセンサ部30は、測定しようと
する電磁界の強度に応じた電圧信号を出力するアンテナ
32と、通過する光の強度を電圧により変化させる光変
調部42が設けられた導波型光集積回路40とを含む。
【0055】前記光集積回路40は、その内部に光ファ
イバ58を介して測定光が入射される導波路44が形成
されている。この導波路44は、光変調部42内を通過
する際、分岐部46にて第1の変調用導波路48a及び
第2の変調用導波路48bに分岐し、合波部50にて再
度1本の導波路44として合流するよう構成されている
。
イバ58を介して測定光が入射される導波路44が形成
されている。この導波路44は、光変調部42内を通過
する際、分岐部46にて第1の変調用導波路48a及び
第2の変調用導波路48bに分岐し、合波部50にて再
度1本の導波路44として合流するよう構成されている
。
【0056】前記光変調部42は、光集積回路化された
導波型の光強度変調器として形成されている。本実施例
では、マッハツェンダー干渉計型として形成されている
。
導波型の光強度変調器として形成されている。本実施例
では、マッハツェンダー干渉計型として形成されている
。
【0057】なお、前記光集積回路40の材料として、
本実施例では、電気光学効果の大きなLiNbO3 が
使用されている。前記導波路44,48a,48bは、
その周囲の材料に比べその屈折率を高くすることにより
、光波をその内部に閉じ込めて導波するよう構成されて
いる。
本実施例では、電気光学効果の大きなLiNbO3 が
使用されている。前記導波路44,48a,48bは、
その周囲の材料に比べその屈折率を高くすることにより
、光波をその内部に閉じ込めて導波するよう構成されて
いる。
【0058】また、前記アンテナ32は、測定場100
における電磁界を検出し、電磁界の強度に応じた電圧信
号を出力するものである。本実施例は、このようなアン
テナ32として、コンデンサ型のアンテナを用いたこと
を特徴とするものであり、具体的には一対のアンテナ金
属34a,34bを対向配置することにより構成されて
いる。本実施例において、前記一対のアンテナ金属34
a,34bは、光集積回路40と同一の基板上に、フォ
トリソグラフィーなどの手法を用い集積化コンデンサア
ンテナとして形成されている。
における電磁界を検出し、電磁界の強度に応じた電圧信
号を出力するものである。本実施例は、このようなアン
テナ32として、コンデンサ型のアンテナを用いたこと
を特徴とするものであり、具体的には一対のアンテナ金
属34a,34bを対向配置することにより構成されて
いる。本実施例において、前記一対のアンテナ金属34
a,34bは、光集積回路40と同一の基板上に、フォ
トリソグラフィーなどの手法を用い集積化コンデンサア
ンテナとして形成されている。
【0059】従って、本実施例のセンサ部30は、同一
の基板上に光集積回路40とアンテナ金属34a,34
bが一体として形成された小さなものになるため、その
取扱いが極めて容易なものとなる。
の基板上に光集積回路40とアンテナ金属34a,34
bが一体として形成された小さなものになるため、その
取扱いが極めて容易なものとなる。
【0060】図6,図7には前記センサ部30のより具
体的な構成が示されている。図6は、実施例の光集積回
路40の具体的な寸法を示しており、図7は、図6に示
す光集積回路を用いたセンサ部30の具体的な構成を示
している。導波路44と光ファイバ58,68の接合方
法には、光ファイバ端面と導波路端面の直接突き合わせ
で結合させる方法を用いた。実用に便利な肩持ち構造と
するため、出力用の光ファイバ68は折曲げて入力用光
ファイバ58と同一面側に出している。
体的な構成が示されている。図6は、実施例の光集積回
路40の具体的な寸法を示しており、図7は、図6に示
す光集積回路を用いたセンサ部30の具体的な構成を示
している。導波路44と光ファイバ58,68の接合方
法には、光ファイバ端面と導波路端面の直接突き合わせ
で結合させる方法を用いた。実用に便利な肩持ち構造と
するため、出力用の光ファイバ68は折曲げて入力用光
ファイバ58と同一面側に出している。
【0061】一対のアンテナ金属34a,34bは、7
5mm2 の銅板(5×15)を用いた。それ以外の材
質は全て誘電体で、光集積回路40のベースはアルミナ
系セラミック、ケース31はポリカーボネート樹脂であ
る。 組立は接着またはポリカーボネート樹脂製ボルトによる
ねじ止めとした。
5mm2 の銅板(5×15)を用いた。それ以外の材
質は全て誘電体で、光集積回路40のベースはアルミナ
系セラミック、ケース31はポリカーボネート樹脂であ
る。 組立は接着またはポリカーボネート樹脂製ボルトによる
ねじ止めとした。
【0062】そして、前記一対のアンテナ金属34a,
34bから出力される電磁界強度に応じた電圧信号は、
電極36a,36bを介して光変調部42内の第1の変
調用導波路48a及び第2の変調用導波路48bに、正
負が逆の電圧となるように印加される。
34bから出力される電磁界強度に応じた電圧信号は、
電極36a,36bを介して光変調部42内の第1の変
調用導波路48a及び第2の変調用導波路48bに、正
負が逆の電圧となるように印加される。
【0063】従って、電磁界の強度に応じてこれら各導
波路48a,48bの屈折率が変化し、その内部を伝搬
する光波の位相が変化する。
波路48a,48bの屈折率が変化し、その内部を伝搬
する光波の位相が変化する。
【0064】特に、これら第1及び第2の変調用導波路
48a,48bには正負が逆の電圧信号が印加されてい
るため、第1の変調用導波路48aを伝搬する光波と第
2の変調用導波路48b内を伝搬する光波では位相変化
の符号が逆となり、両者の間に位相差が生じる。そして
、これら各導波路48a,48bを伝搬した光波は合波
部50で合波干渉され、位相差の度合いが光の強弱に変
換され、出力端54から光ファイバ68を介して電磁界
強度演算回路70へ向け変調された測定光として出力さ
れる。なお、前記光ファイバ68は、前記光ファイバ5
8と同様種々のものを使用可能であるが、本実施例では
シングルモードファイバを用いている。
48a,48bには正負が逆の電圧信号が印加されてい
るため、第1の変調用導波路48aを伝搬する光波と第
2の変調用導波路48b内を伝搬する光波では位相変化
の符号が逆となり、両者の間に位相差が生じる。そして
、これら各導波路48a,48bを伝搬した光波は合波
部50で合波干渉され、位相差の度合いが光の強弱に変
換され、出力端54から光ファイバ68を介して電磁界
強度演算回路70へ向け変調された測定光として出力さ
れる。なお、前記光ファイバ68は、前記光ファイバ5
8と同様種々のものを使用可能であるが、本実施例では
シングルモードファイバを用いている。
【0065】前記電磁界強度演算回路70は、光検出器
72と、信号処理回路74とを含む。そして、光検出器
72は光ファイバ68を介して入力される変調された測
定光を電気信号に変換して信号処理回路70へ向け出力
する。信号処理回路74は、このようにして入力された
電気信号に基づき、測定場100における電磁界強度を
演算し、これを表示部90へ表示する。
72と、信号処理回路74とを含む。そして、光検出器
72は光ファイバ68を介して入力される変調された測
定光を電気信号に変換して信号処理回路70へ向け出力
する。信号処理回路74は、このようにして入力された
電気信号に基づき、測定場100における電磁界強度を
演算し、これを表示部90へ表示する。
【0066】図4には、前記信号処理回路74の一例が
示され、実施例の信号処理回路74は、ある一定の低周
波数の電磁界強度を演算するよう構成されている。
示され、実施例の信号処理回路74は、ある一定の低周
波数の電磁界強度を演算するよう構成されている。
【0067】すなわち、光検出器72から出力される信
号は、バンドパスフィルタ76およびローパスフィルタ
84に入力される。バンドパスフィルタ76は、この入
力信号から測定対象とする所望の周波数成分の信号を抽
出出力し、増幅器78,検波器80を介し割り算器82
へ分子として出力する。
号は、バンドパスフィルタ76およびローパスフィルタ
84に入力される。バンドパスフィルタ76は、この入
力信号から測定対象とする所望の周波数成分の信号を抽
出出力し、増幅器78,検波器80を介し割り算器82
へ分子として出力する。
【0068】また、前記ローパスフィルタ84は、入力
信号から直流成分を抽出出力し、この直流成分を割り算
器82へ分母として出力する。ここにおいて、この直流
成分は、測定光発生部60の光源強度の変動や、光ファ
イバ58,68内での伝搬損失等の変動等を表している
。
信号から直流成分を抽出出力し、この直流成分を割り算
器82へ分母として出力する。ここにおいて、この直流
成分は、測定光発生部60の光源強度の変動や、光ファ
イバ58,68内での伝搬損失等の変動等を表している
。
【0069】従って、割り算器82は、このようにして
入力される信号に対する割り算を実行することで、外乱
による変動成分を除去し、その演算結果を表示部90上
に表示する。表示された演算結果は、外乱による変動成
分が除去され、電磁界強度を正確に表すものとなる。
入力される信号に対する割り算を実行することで、外乱
による変動成分を除去し、その演算結果を表示部90上
に表示する。表示された演算結果は、外乱による変動成
分が除去され、電磁界強度を正確に表すものとなる。
【0070】本実施例は以上の構成からなり、次にその
作用を説明する。
作用を説明する。
【0071】レーザ光源62からコヒーレントなレーザ
光が出力されると、このレーザ光は光学系64により絞
られ光ファイバ58に入射される。光ファイバ58内を
伝搬した測定光は、センサ部30に到達し、光集積回路
40の入力部52から導波路44に入射され、この導波
路44内を伝搬する。
光が出力されると、このレーザ光は光学系64により絞
られ光ファイバ58に入射される。光ファイバ58内を
伝搬した測定光は、センサ部30に到達し、光集積回路
40の入力部52から導波路44に入射され、この導波
路44内を伝搬する。
【0072】そして、導波路58内を伝搬する測定光は
、光変調部42に達する。そして、測定光は、分岐部4
6で分岐し、第1および第2の変調用導波路48a,4
8b内を伝搬する。この第1および第2の変調用導波路
48a,48b内を伝搬する途中で、測定光はコンデン
サ型のアンテナ32から出力される電圧信号、すなわち
電極36a,36bに印加された電圧の大きさの位相変
調を受けることになる。
、光変調部42に達する。そして、測定光は、分岐部4
6で分岐し、第1および第2の変調用導波路48a,4
8b内を伝搬する。この第1および第2の変調用導波路
48a,48b内を伝搬する途中で、測定光はコンデン
サ型のアンテナ32から出力される電圧信号、すなわち
電極36a,36bに印加された電圧の大きさの位相変
調を受けることになる。
【0073】前記アンテナ32は、一対のアンテナ金属
34a,34bを対向させたコンデンサ型のものとして
形成されている。
34a,34bを対向させたコンデンサ型のものとして
形成されている。
【0074】図3に示すよう、測定場100に電磁界が
存在するとき、前記一対のアンテナ金属34a,34b
間には電位差Vs が生じることになる。
存在するとき、前記一対のアンテナ金属34a,34b
間には電位差Vs が生じることになる。
【0075】測定場100における電界をEs ,アン
テナ金属34a,34bの面積をS,真空誘電率をε0
とすると、前記一対のアンテナ金属34a,34bの
片面には前記(1)式で示す電荷Qが発生する。
テナ金属34a,34bの面積をS,真空誘電率をε0
とすると、前記一対のアンテナ金属34a,34bの
片面には前記(1)式で示す電荷Qが発生する。
【0076】ここにおいて、変調部電極36a,36b
間の容量をCm とすると、前述した電荷Qと電位差V
s との間には前記(2)式の関係が成立する。
間の容量をCm とすると、前述した電荷Qと電位差V
s との間には前記(2)式の関係が成立する。
【0077】従って、この電荷Qの時間変化と、電極3
6a,36b間のインピーダンスZとにより、電極36
a,36b間には前記(3)式で示す電位差Vs が生
じることとなる。ここにおいてRは光変調部42内の導
波路48a,48bの並列抵抗、ωは電界Es の角周
波数を表す。
6a,36b間のインピーダンスZとにより、電極36
a,36b間には前記(3)式で示す電位差Vs が生
じることとなる。ここにおいてRは光変調部42内の導
波路48a,48bの並列抵抗、ωは電界Es の角周
波数を表す。
【0078】このようにして、前記第1及び第2の変調
導波路48a,48b内を伝搬する測定光は、前記(3
)式で表される電圧Vs に応じた位相変調を受けるこ
とになる。
導波路48a,48b内を伝搬する測定光は、前記(3
)式で表される電圧Vs に応じた位相変調を受けるこ
とになる。
【0079】そして、前記(3)式から明らかなように
、電界検出に際しての低周波側のカットオフ周波数は(
1/2πCm R)となり、このカットオフ周波数はC
m ,Rの値により決定されることになる。ここにおい
て、光集積回路40内において、電極36a,36b間
のインピーダンスZは極めて高い。すなわち、Cm は
〜10−12 Fのオーダーであるが、Rが容易に〜1
010Ω以上に形成することができ、従って、低周波側
のカットオフ周波数を充分低くすることができる。
、電界検出に際しての低周波側のカットオフ周波数は(
1/2πCm R)となり、このカットオフ周波数はC
m ,Rの値により決定されることになる。ここにおい
て、光集積回路40内において、電極36a,36b間
のインピーダンスZは極めて高い。すなわち、Cm は
〜10−12 Fのオーダーであるが、Rが容易に〜1
010Ω以上に形成することができ、従って、低周波側
のカットオフ周波数を充分低くすることができる。
【0080】例えば、センサ部30を図6,図7に示す
ように形成することにより、低周波側のカットオフ周波
数を30Hzに設定することはできる。
ように形成することにより、低周波側のカットオフ周波
数を30Hzに設定することはできる。
【0081】このように、本実施例によれば、コンデン
サ型のアンテナを構成するアンテナ金属34a,34b
のカットオフ周波数を30Hzに設定することができる
ため、例えば50Hz,60Hzというような低周波の
電磁界強度に対しても感度よくこれを検出し、電極36
a,36bに電磁界強度に応じた電圧を出力することが
できる。
サ型のアンテナを構成するアンテナ金属34a,34b
のカットオフ周波数を30Hzに設定することができる
ため、例えば50Hz,60Hzというような低周波の
電磁界強度に対しても感度よくこれを検出し、電極36
a,36bに電磁界強度に応じた電圧を出力することが
できる。
【0082】さらに、前記(3)式によれば、感度はε
0 S/Cm で表されることになる。これから明らか
なように、感度にはアンテナ金属34a,34bの間隔
が含まれていない。本実施例のようにコンデンサ型のア
ンテナ32を使用することにより、光集積回路40を極
めて小型なものにできる。
0 S/Cm で表されることになる。これから明らか
なように、感度にはアンテナ金属34a,34bの間隔
が含まれていない。本実施例のようにコンデンサ型のア
ンテナ32を使用することにより、光集積回路40を極
めて小型なものにできる。
【0083】そして、本実施例の電極36a,36bは
、第1および第2の変調用導波路48a,48bにそれ
ぞれ正負の逆の電圧を印加するよう構成されている。 従って、第1の変調用導波路48a内を伝搬する測定光
と、第2の変調用導波路48b内を伝搬する測定光は位
相変化の符号が逆となり、両者の間に位相差が生じる。
、第1および第2の変調用導波路48a,48bにそれ
ぞれ正負の逆の電圧を印加するよう構成されている。 従って、第1の変調用導波路48a内を伝搬する測定光
と、第2の変調用導波路48b内を伝搬する測定光は位
相変化の符号が逆となり、両者の間に位相差が生じる。
【0084】そして、これら両導波路48a,48b内
を伝搬される測定光は、合波部50で合波干渉され、こ
れにより位相差の度合いが光の強弱に変換されることに
なる。すなわち、外部電磁界が存在せず位相差が0のと
きは最大光量となり、また外部電磁界が存在し、その位
相差が180°の時は0または最少光量となる。従って
、このような変調光の光量の強弱を測定することにより
、位相差の度合いひいては電磁界強度を測定することが
できる。
を伝搬される測定光は、合波部50で合波干渉され、こ
れにより位相差の度合いが光の強弱に変換されることに
なる。すなわち、外部電磁界が存在せず位相差が0のと
きは最大光量となり、また外部電磁界が存在し、その位
相差が180°の時は0または最少光量となる。従って
、このような変調光の光量の強弱を測定することにより
、位相差の度合いひいては電磁界強度を測定することが
できる。
【0085】このように、本実施例によれば、電磁界強
度の検出に、低周波の電磁界をも感度よく検出できるコ
ンデンサ型のアンテナ32を用い、しかも光変調部42
を、導波型の光集積回路40内に形成するという新規な
構成とすることにより、図8に示す従来装置では測定が
困難であった極めて低い周波数の電磁界、例えば商用電
源周波数の電界をも正確に測定することが可能となる。
度の検出に、低周波の電磁界をも感度よく検出できるコ
ンデンサ型のアンテナ32を用い、しかも光変調部42
を、導波型の光集積回路40内に形成するという新規な
構成とすることにより、図8に示す従来装置では測定が
困難であった極めて低い周波数の電磁界、例えば商用電
源周波数の電界をも正確に測定することが可能となる。
【0086】さらに、本発明によれば、図8に示すよう
なバルク結晶を用いた測定装置に比べ、動作電圧が1/
100以下になり、測定感度を大幅に向上することが可
能となる。
なバルク結晶を用いた測定装置に比べ、動作電圧が1/
100以下になり、測定感度を大幅に向上することが可
能となる。
【0087】さらに、本実施例によれば、光変調部42
を、導波型の光集積回路40内に形成し、しかもこの光
集積回路40と同一基板上にアンテナ金属34a,34
bをフォトリソグラフィ等で形成することができるため
、センサ部30を大幅に小型軽量化し、しかもその動作
を安定化させることができる。このため、従来の技術で
は不可能であった狭い場所での電磁界計測をも良好に行
なうことが可能となる。
を、導波型の光集積回路40内に形成し、しかもこの光
集積回路40と同一基板上にアンテナ金属34a,34
bをフォトリソグラフィ等で形成することができるため
、センサ部30を大幅に小型軽量化し、しかもその動作
を安定化させることができる。このため、従来の技術で
は不可能であった狭い場所での電磁界計測をも良好に行
なうことが可能となる。
【0088】さらに、本実施例の測定装置は、測定場1
00内における被測定電磁界環境をほとんど乱すことな
くこれを正確に測定することが可能となる。
00内における被測定電磁界環境をほとんど乱すことな
くこれを正確に測定することが可能となる。
【図1】本発明にかかる電磁界強度測定装置のセンサ部
分の説明図である。
分の説明図である。
【図2】図1に示すセンサを用いた電磁界強度測定装置
のブロック回路図である。
のブロック回路図である。
【図3】図1に示すセンサの動作説明図である。
【図4】図2に示す信号処理回路の具体的な構成を示す
ブロック回路図である。
ブロック回路図である。
【図5】コンデンサ型アンテナの動作説明図である。
【図6】実施例のセンサ部の寸法を示す説明図である。
【図7】センサ部の具体的な構造を示す説明図である。
【図8】従来の電磁界強度測定装置の一例を示す説明図
である。
である。
30 センサ部
32 コンデンサ型アンテナ
34a,34b アンテナ金属
40 光集積回路
42 光変調部
44 導波路
48a 第1の変調用導波路
48b 第2の変調用導波路
60 測定光発生部
70 電磁界強度演算回路
TC006301
TC006301
Claims (2)
- 【請求項1】 コヒーレントな測定光を出力する測定
光発生手段と、電磁界測定場に設置され、前記測定光発
生手段から出力される測定光が光ファイバを介し入射さ
れ、この入射測定光を電磁界強度に応じて変調出力する
センサ手段と、前記センサ手段から出力される測定光が
光ファイバを介して入射され、この測定光の変調度に基
づき、電磁界測定場における電磁界強度を演算する電磁
界強度演算手段と、を含み、前記センサ手段は、電磁界
を検出し、検出された電磁界の強度に応じた電圧を出力
するコンデンサー型のアンテナ部と、入射測定光が伝搬
される導波路が光変調部を通過するよう形成された導波
型の光集積回路と、前記コンデンサ型のアンテナ部の出
力電圧を前記光変調部の導波路に印加する光変調部電極
と、を含み、前記光変調部は、導波路内を伝搬する測定
光を、電磁界強度に応じて変調出力するよう形成された
ことを特徴とする電磁界強度測定装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記導波路は、分
岐部で第1の変調用導波路および第2の変調用導波路に
分岐され、合波部で再度合流するよう形成され、前記光
変調部は、前記コンデンサ型のアンテナ部から出力され
る電圧信号を、前記第1の変調用導波路及び第2の変調
用導波路に正負が逆の電圧信号として印加するよう光変
調部電極が形成され、各変調用導波路内を伝搬する測定
光の位相を変化させた後、前記合波部で合波干渉させる
ことにより、電磁界強度に応じてその強度が変調された
測定光を出力するよう形成されたことを特徴とする電磁
界強度測定装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3131930A JPH04332878A (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 電磁界強度測定装置 |
US07/879,424 US5210407A (en) | 1991-05-07 | 1992-05-07 | Electric field intensity detecting device having a condenser-type antenna and a light modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3131930A JPH04332878A (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 電磁界強度測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04332878A true JPH04332878A (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=15069535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3131930A Pending JPH04332878A (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 電磁界強度測定装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5210407A (ja) |
JP (1) | JPH04332878A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7239764B2 (en) | 2002-02-07 | 2007-07-03 | Fujitsu Limited | Optical waveguide device with reduced driving voltage |
CN103852164A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-11 | 中国科学院电子学研究所 | 一种获取光源光谱的方法 |
JP2020034862A (ja) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバアレイおよび光学測定装置 |
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EP0668506A4 (en) * | 1993-07-07 | 1996-09-11 | Tokin Corp | OPTICAL ELECTRIC FIELD SENSOR. |
JP2791856B2 (ja) * | 1994-05-12 | 1998-08-27 | 株式会社トーキン | 電界センサ |
US5389782A (en) * | 1994-05-13 | 1995-02-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optically powered amplifier used by an electromagnetic field sensor to amplify an electrical signal from an antenna |
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- 1991-05-07 JP JP3131930A patent/JPH04332878A/ja active Pending
-
1992
- 1992-05-07 US US07/879,424 patent/US5210407A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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---|---|
US5210407A (en) | 1993-05-11 |
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A02 | Decision of refusal |
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