JPH0954128A - 反射型光電界センサ - Google Patents
反射型光電界センサInfo
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- JPH0954128A JPH0954128A JP22587395A JP22587395A JPH0954128A JP H0954128 A JPH0954128 A JP H0954128A JP 22587395 A JP22587395 A JP 22587395A JP 22587395 A JP22587395 A JP 22587395A JP H0954128 A JPH0954128 A JP H0954128A
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- Japan
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- optical
- optical waveguide
- substrate
- light
- phase shift
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路内を通る光の干渉や基板の温度上昇
を防いだ高感度の反射型光電界センサを供すること。 【解決手段】 光反射部を、表面に反射膜5を設けた光
反射板4を基板端面に固着することによって構成し、反
射膜は位相シフト光導波路22の断面または、この断面
とその近傍のみに配置する。
を防いだ高感度の反射型光電界センサを供すること。 【解決手段】 光反射部を、表面に反射膜5を設けた光
反射板4を基板端面に固着することによって構成し、反
射膜は位相シフト光導波路22の断面または、この断面
とその近傍のみに配置する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、EMC測定(ノイ
ズ測定)に代表される、放射電磁波等の電界強度を測定
するために用いる、光電界センサに関するものである。
ズ測定)に代表される、放射電磁波等の電界強度を測定
するために用いる、光電界センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光電界センサを構成する光変調器は、例
えば1例として、電気光学効果を持つ光学結晶基板上
に、入射光を2分岐した後、合波させる構造の光導波路
を形成し、分岐された2本のそれぞれの光導波路近傍に
変調用電極を配置する構造を有している。自然または強
制発生した電界は、アンテナ部を通して前記電極に伝わ
り、電気光学効果によって電極近傍の光導波路を伝搬す
る光に位相変調を起こさせる。この後合波された光は、
干渉して強度変調を起こすため、電界の強さに応じた光
強度を得られる特徴を有している。光変調器への印加電
圧による出力光強度は横軸に印加電圧、縦軸に出力光強
度をとると、三角関数的な変動を示す。光電界センサに
使用する光変調器は、変調用電極への印加電圧0ボルト
での出力光強度(以後光学バイアス点と称する)が最大
値と最小値の中点の、直線的に近い電圧と光強度の関係
の位置にあることが望ましい。このような光学バイアス
位置にあれば微少な電圧変化も光強度変化として顕著に
現れるため、光電界センサの感度向上にもつながる。さ
らに前記出力光強度の最大値と最小値を示す電圧の差を
半波長電圧と称するが、この半波長電圧が小さいほど電
圧変化による光強度変化は大きくなる。この半波長電圧
は、変調電極が長いほど小さくなる傾向がある。しかし
ながら、光電界センサとして使用する場合、この方法で
半波長電圧を小さくした分だけアンテナエレメントと結
合する変調電極の容量が増加してしまい、光電界センサ
の感度向上はほとんどない。このことから変調電極を変
更せず、光変調度のみを向上させる必要がある。
えば1例として、電気光学効果を持つ光学結晶基板上
に、入射光を2分岐した後、合波させる構造の光導波路
を形成し、分岐された2本のそれぞれの光導波路近傍に
変調用電極を配置する構造を有している。自然または強
制発生した電界は、アンテナ部を通して前記電極に伝わ
り、電気光学効果によって電極近傍の光導波路を伝搬す
る光に位相変調を起こさせる。この後合波された光は、
干渉して強度変調を起こすため、電界の強さに応じた光
強度を得られる特徴を有している。光変調器への印加電
圧による出力光強度は横軸に印加電圧、縦軸に出力光強
度をとると、三角関数的な変動を示す。光電界センサに
使用する光変調器は、変調用電極への印加電圧0ボルト
での出力光強度(以後光学バイアス点と称する)が最大
値と最小値の中点の、直線的に近い電圧と光強度の関係
の位置にあることが望ましい。このような光学バイアス
位置にあれば微少な電圧変化も光強度変化として顕著に
現れるため、光電界センサの感度向上にもつながる。さ
らに前記出力光強度の最大値と最小値を示す電圧の差を
半波長電圧と称するが、この半波長電圧が小さいほど電
圧変化による光強度変化は大きくなる。この半波長電圧
は、変調電極が長いほど小さくなる傾向がある。しかし
ながら、光電界センサとして使用する場合、この方法で
半波長電圧を小さくした分だけアンテナエレメントと結
合する変調電極の容量が増加してしまい、光電界センサ
の感度向上はほとんどない。このことから変調電極を変
更せず、光変調度のみを向上させる必要がある。
【0003】この1方法として、反射型と呼ばれる方法
が考えられる。これは、入射光を2分岐する構造の光導
波路を形成し、分岐された2本のそれぞれの光導波路近
傍に変調用電極を配置する構造を有している。また、2
分岐された光導波路の端面には反射板を配置し、再び変
調電極を通過して戻る構造としているため光入射前に逆
方向からの光の分岐するような光サーキュレータを配置
する。このような方法を採ることにより、変調電極の容
量を変動させることなく、光変調度を2倍にできるた
め、前記半波長電圧を1/2にすることができる。また
これにより光電界センサの感度も向上させることができ
る。
が考えられる。これは、入射光を2分岐する構造の光導
波路を形成し、分岐された2本のそれぞれの光導波路近
傍に変調用電極を配置する構造を有している。また、2
分岐された光導波路の端面には反射板を配置し、再び変
調電極を通過して戻る構造としているため光入射前に逆
方向からの光の分岐するような光サーキュレータを配置
する。このような方法を採ることにより、変調電極の容
量を変動させることなく、光変調度を2倍にできるた
め、前記半波長電圧を1/2にすることができる。また
これにより光電界センサの感度も向上させることができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法を用
いると光導波路から漏れた光や、結合時に発散される光
も同時に反射板によって反射してしまい、再び光導波路
に入射されて光の干渉を起こすことや、この反射光によ
り光導波路内の温度上昇が起こり、光学バイアス点を変
動させてしまう等の問題点が生じる。
いると光導波路から漏れた光や、結合時に発散される光
も同時に反射板によって反射してしまい、再び光導波路
に入射されて光の干渉を起こすことや、この反射光によ
り光導波路内の温度上昇が起こり、光学バイアス点を変
動させてしまう等の問題点が生じる。
【0005】本発明は、このような問題点を受け、光導
波路内を通る光の干渉や基板の温度上昇を除去すること
を目的としている。
波路内を通る光の干渉や基板の温度上昇を除去すること
を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような課題を受けて
本発明では、電気光学効果を持つ光学結晶基板上に形成
した入射光導波路、該入射光導波路から分岐した二つの
位相シフト光導波路、前記位相シフト光導波路が基板端
面まで配置され、この基板端面部にあり、光を反射する
光反射部、および前記二つの位相シフト光導波路の近傍
に対をなして形成した変調電極からなり、電界によって
アンテナに誘導され前記変調電極に印加された電圧に依
存して、前記光導波路を通った光の強度を変化されるセ
ンサヘッドと、前記センサヘッドに接続した光ファイバ
と、前記光ファイバの他の一端に接続した光サーキュレ
ータ付き光源と、前記光サーキュレータの出力端に接続
した光ファイバと、該光ファイバの他の一端に接続した
光検出器から構成した光電界センサにおいて、前記光反
射部に設置する光反射板に設ける光反射膜または前記位
相シフト光導波路断面を含む端面に直接製膜する光反射
膜を、前記位相シフト光導波路断面か、または光導波路
断面とその近傍のみに局所的に配置した前記センサヘッ
ドを有することを特徴とする反射型光電界センサを提供
する。
本発明では、電気光学効果を持つ光学結晶基板上に形成
した入射光導波路、該入射光導波路から分岐した二つの
位相シフト光導波路、前記位相シフト光導波路が基板端
面まで配置され、この基板端面部にあり、光を反射する
光反射部、および前記二つの位相シフト光導波路の近傍
に対をなして形成した変調電極からなり、電界によって
アンテナに誘導され前記変調電極に印加された電圧に依
存して、前記光導波路を通った光の強度を変化されるセ
ンサヘッドと、前記センサヘッドに接続した光ファイバ
と、前記光ファイバの他の一端に接続した光サーキュレ
ータ付き光源と、前記光サーキュレータの出力端に接続
した光ファイバと、該光ファイバの他の一端に接続した
光検出器から構成した光電界センサにおいて、前記光反
射部に設置する光反射板に設ける光反射膜または前記位
相シフト光導波路断面を含む端面に直接製膜する光反射
膜を、前記位相シフト光導波路断面か、または光導波路
断面とその近傍のみに局所的に配置した前記センサヘッ
ドを有することを特徴とする反射型光電界センサを提供
する。
【0007】このように、センサヘッドを反射型にした
構成の光電界センサを用いることにより、2倍の感度向
上が得られる。また、反射型特有の光導波路以外からの
反射戻り光の再入射を防ぐばかりか、前記光導波路以外
からの反射戻り光による基板内の温度上昇を防止できる
ため、光変調特性や感度特性の安定な光電界センサを得
ることができる。
構成の光電界センサを用いることにより、2倍の感度向
上が得られる。また、反射型特有の光導波路以外からの
反射戻り光の再入射を防ぐばかりか、前記光導波路以外
からの反射戻り光による基板内の温度上昇を防止できる
ため、光変調特性や感度特性の安定な光電界センサを得
ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、実
施例により詳述する。
施例により詳述する。
【0009】(実施例1)図1に、本実施例1に係る電
界センサヘッドを示す。LiNbO3−X基板1上にT
i熱拡散光導波路2(入射光導波路21と位相シフト光
導波路22からなる)を作製する。この光導波路のパタ
ーンは、分岐するような分岐干渉型光導波路に形成し、
分岐後合流するまでの間に変調電極3を形成したマッハ
ツェンダー形光干渉計とし、前記基板上に変調電極3を
含むパターンを作製する。このようにしてできた基板の
位相シフト光導波路22の延長端面に、本発明を利用し
た導波路端面付近に当たる場所のみに反射膜5を製膜し
た光反射板4を接着する。そして、光入力部に定偏波フ
ァイバを接続して、全体をパッケージングし、変調電極
から引き出したリード線によってアンテナエレメントと
接続した。
界センサヘッドを示す。LiNbO3−X基板1上にT
i熱拡散光導波路2(入射光導波路21と位相シフト光
導波路22からなる)を作製する。この光導波路のパタ
ーンは、分岐するような分岐干渉型光導波路に形成し、
分岐後合流するまでの間に変調電極3を形成したマッハ
ツェンダー形光干渉計とし、前記基板上に変調電極3を
含むパターンを作製する。このようにしてできた基板の
位相シフト光導波路22の延長端面に、本発明を利用し
た導波路端面付近に当たる場所のみに反射膜5を製膜し
た光反射板4を接着する。そして、光入力部に定偏波フ
ァイバを接続して、全体をパッケージングし、変調電極
から引き出したリード線によってアンテナエレメントと
接続した。
【0010】図2に、光電界センサの構成を示している
が、このセンサヘッド6を光源7から光サーキュレータ
8を通した光ファイバに接続し、再び戻ってきた光信号
は、光サーキュレータ8によって光検出器9へと導かれ
る。
が、このセンサヘッド6を光源7から光サーキュレータ
8を通した光ファイバに接続し、再び戻ってきた光信号
は、光サーキュレータ8によって光検出器9へと導かれ
る。
【0011】このようにして構成された光電界センサに
おいて、センサヘッド部の半波長電圧は変調電極の電極
容量を変動させることなく1/2に低減することができ
る。光導波路長の延長分の挿入損失の増加を考慮しても
電界センサとしての感度は、透過型(位相シフト光導波
路を反射させず、再び合波させる方法)に比べて5dB
以上の感度向上が得られる。
おいて、センサヘッド部の半波長電圧は変調電極の電極
容量を変動させることなく1/2に低減することができ
る。光導波路長の延長分の挿入損失の増加を考慮しても
電界センサとしての感度は、透過型(位相シフト光導波
路を反射させず、再び合波させる方法)に比べて5dB
以上の感度向上が得られる。
【0012】従来の反射端面全面に反射膜を形成したセ
ンサヘッドでは、サーモグラフィーを用いると、光入射
中、基板中央付近の温度上昇が確認できる。これに対
し、本発明を用いた光電界センサヘッドは、サーモグラ
フィーを用いて、光入射中、基板上の温度上昇は見られ
ないことを確認した。
ンサヘッドでは、サーモグラフィーを用いると、光入射
中、基板中央付近の温度上昇が確認できる。これに対
し、本発明を用いた光電界センサヘッドは、サーモグラ
フィーを用いて、光入射中、基板上の温度上昇は見られ
ないことを確認した。
【0013】また、前記従来型センサヘッドは、光干渉
によると思われる感度のふらつき(変調電極への印加電
圧と出力光強度の3角関数の振幅の揺らぎ)があるが、
本発明を用いたセンサヘッドでは確認されない。
によると思われる感度のふらつき(変調電極への印加電
圧と出力光強度の3角関数の振幅の揺らぎ)があるが、
本発明を用いたセンサヘッドでは確認されない。
【0014】(実施例2)図3に、本実施例2に係る電
界セッサヘッドを示す。LiNbO3−X基板1上にT
i熱拡散光導波路2(入射光導波路21と位相シフト光
導波路22からなる)を作製する。この光導波路のパタ
ーンは、分岐するような分岐干渉型光導波路に形成し、
分岐後合流するまでの間に変調電極3を形成したマッハ
ツェンダー形光干渉計とし、前記基板上に変調用電極3
を含むパターンを作製する。このようにしてできた基板
の位相シフト光導波路22の延長端面に、本発明を利用
した導波路端面付近に当たる場所のみにTiリソグラフ
ィを用いて反射膜5を製膜する。そして、光入力部に定
偏波ファイバを接続して、全体をパッケージングし、変
調電極から引き出したリード線によってアンテナエレメ
ントと接続した。
界セッサヘッドを示す。LiNbO3−X基板1上にT
i熱拡散光導波路2(入射光導波路21と位相シフト光
導波路22からなる)を作製する。この光導波路のパタ
ーンは、分岐するような分岐干渉型光導波路に形成し、
分岐後合流するまでの間に変調電極3を形成したマッハ
ツェンダー形光干渉計とし、前記基板上に変調用電極3
を含むパターンを作製する。このようにしてできた基板
の位相シフト光導波路22の延長端面に、本発明を利用
した導波路端面付近に当たる場所のみにTiリソグラフ
ィを用いて反射膜5を製膜する。そして、光入力部に定
偏波ファイバを接続して、全体をパッケージングし、変
調電極から引き出したリード線によってアンテナエレメ
ントと接続した。
【0015】ついで、図2に示すように、このセンサヘ
ッド6を光源7から光サーキュレータ8を通した光ファ
イバに接続し、再び戻ってきた光信号は、光サーキュレ
ータ8によって光検出器9へと導かれる。
ッド6を光源7から光サーキュレータ8を通した光ファ
イバに接続し、再び戻ってきた光信号は、光サーキュレ
ータ8によって光検出器9へと導かれる。
【0016】このようにして構成された光電界センサに
おいて、センサヘッド部の半波長電圧は変調電極の電極
容量を変動させることなく1/2に低減することができ
る。光導波路長の延長分の挿入損失の増加を考慮しても
電界センサとしての感度は、透過型(位相シフト光導波
路を反射させず、再び合波させる方法)に比べて5dB
以上の感度向上が得られる。
おいて、センサヘッド部の半波長電圧は変調電極の電極
容量を変動させることなく1/2に低減することができ
る。光導波路長の延長分の挿入損失の増加を考慮しても
電界センサとしての感度は、透過型(位相シフト光導波
路を反射させず、再び合波させる方法)に比べて5dB
以上の感度向上が得られる。
【0017】従来の反射端面全面に反射膜を形成したセ
ンサヘッドでは、サーモグラフィーを用いると、光入射
中、基板中央付近の温度上昇が確認できる。これに対
し、本発明を用いた光電界センサヘッドは、サーモグラ
フィーを用いて、光入射中、基板上の温度上昇は見られ
ないことを確認した。
ンサヘッドでは、サーモグラフィーを用いると、光入射
中、基板中央付近の温度上昇が確認できる。これに対
し、本発明を用いた光電界センサヘッドは、サーモグラ
フィーを用いて、光入射中、基板上の温度上昇は見られ
ないことを確認した。
【0018】また、前記従来型センサヘッドは、光干渉
によると思われる感度のふらつき(変調電極への印加電
圧と出力光強度の3角関数の振幅の揺らぎ)があるが、
本発明を用いたセンサヘッドでは確認されない。
によると思われる感度のふらつき(変調電極への印加電
圧と出力光強度の3角関数の振幅の揺らぎ)があるが、
本発明を用いたセンサヘッドでは確認されない。
【0019】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明を利用し
た光電界センサは、感度のふらつきが無く、高感度化を
実現できる。
た光電界センサは、感度のふらつきが無く、高感度化を
実現できる。
【図1】本発明実施例1における光電界センサヘッドの
構成を示す平面図。
構成を示す平面図。
【図2】本発明実施例における光電界センサの構成を示
す説明図。
す説明図。
【図3】本発明実施例2における光電界センサヘッドの
構成を示す平面図。
構成を示す平面図。
1 LiNbO3−X基板 2 (Ti熱拡散)光導波路 3 変調電極 4 光反射板 5 反射膜 6 光電界センサヘッド 7 光源 8 光サーキュレータ 9 光検出器 21 入射光導波路 22 位相シフト光導波路
Claims (2)
- 【請求項1】 電気光学効果を持つ光学結晶基板上に形
成した入射光導波路、該入射光導波路から分岐した二つ
の位相シフト光導波路、該二つの位相シフト光導波路が
基板端面まで配置され、この基板端面に配置した光反射
部、および前記二つの位相シフト光導波路の近傍に対を
なして形成した変調電極からなり、電界によってアンテ
ナに誘導され前記変調電極に印加された電圧に依存し
て、前記光導波路を通過する光の強度を変化させるセン
サヘッドと、前記センサヘッドに接続した光ファイバ
と、前記ファイバの他の一端に接続した光サーキュレー
タ付き光源と、前記光サーキュレータの出力端に接続し
た光ファイバと、該光ファイバの他の一端に接続した光
検出器から構成された光電界センサにおいて、前記光反
射部が表面に反射膜を設けた光反射板を前記基板端面に
固着することによって構成され、前記反射膜は前記位相
シフト光導波路断面または該位相シフト光導波路断面と
その近傍のみに局所的に配置されたことを特徴とする反
射型光電界センサ。 - 【請求項2】 電気光学効果を持つ光学結晶基板上に形
成した入射光導波路、該入射光導波路から分岐した二つ
の位相シフト光導波路、該二つの位相シフト光導波路が
基板端面まで配置され、この基板端面に配置した光反射
部、および前記二つの位相シフト光導波路の近傍に対を
なして形成した変調電極からなり、電界によってアンテ
ナに誘導され前記変調電極に印加された電圧に依存し
て、前記光導波路を通過する光の強度を変化させるセン
サヘッドと、前記センサヘッドに接続した光ファイバ
と、前記ファイバの他の一端に接続した光サーキュレー
タ付き光源と、前記光サーキュレータの出力端に接続し
た光ファイバと、該光ファイバの他の一端に接続した光
検出器から構成された光電界センサにおいて、前記光反
射部が、前記基板端面に直接光反射膜をコーティングす
ることにより形成され、前記光反射膜は前記位相シフト
光導波路断面または該位相シフト光導波路断面とその近
傍のみに局所的に配置されたことを特徴とする反射型光
電界センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22587395A JPH0954128A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 反射型光電界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22587395A JPH0954128A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 反射型光電界センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0954128A true JPH0954128A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16836199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22587395A Pending JPH0954128A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 反射型光電界センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0954128A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6038354A (en) * | 1997-03-19 | 2000-03-14 | Tokin Corporation | Optical modulator having a reflection plate mounted on a reflection end with an inclined angle against the reflection end |
JP2006242840A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Nec Tokin Corp | 光電界センサおよび光電界センサの指向性調整方法 |
JP2014215140A (ja) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 株式会社精工技研 | 電界計測装置 |
CN110927872A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-03-27 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 具有大光程差的光波导强度调制器芯片 |
-
1995
- 1995-08-09 JP JP22587395A patent/JPH0954128A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6038354A (en) * | 1997-03-19 | 2000-03-14 | Tokin Corporation | Optical modulator having a reflection plate mounted on a reflection end with an inclined angle against the reflection end |
JP2006242840A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Nec Tokin Corp | 光電界センサおよび光電界センサの指向性調整方法 |
JP2014215140A (ja) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 株式会社精工技研 | 電界計測装置 |
CN110927872A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-03-27 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 具有大光程差的光波导强度调制器芯片 |
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A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040323 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |