(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、該アンテナから出力された電気信号に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、該光変調器に前記入力光を供給する光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから構成された電界センシング装置において、
前記アンテナから出力された電気信号を前記光変調器に導くための伝送線路の途中に設置され前記アンテナから出力された電気信号を少なくとも２つの伝送線路に分配する分配器を備え、
前記光変調器は、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、前記基板に形成された光導波路と、少なくとも２つの独立変調電極とを備え、前記光導波路は、前記入力光が入射する入力光導波路と、該入力光導波路から二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路と、前記２本の位相シフト光導波路から合流し前記変調光が出射する出力光導波路とから形成され、前記独立変調電極は、前記位相シフト導波路に並行に前記位相シフト導波路の延伸方向へ延びるとともに、該延伸方向へ並んで設置され、それぞれ前記分配器によって分配された伝送線路に独立に接続され、
前記分配された電気信号を前記独立変調電極にそれぞれ同一の位相で印加して前記位相シフト光導波路の屈折率を変化させることにより前記入力光の強度を変調することを特徴とする電界センシング装置。
【請求項２】
前記分配された電気信号の少なくとも１つの位相を調整する位相調整器を備えることを特徴とする請求項１に記載の電界センシング装置。
【請求項３】
前記アンテナから出力された電気信号または前記分配された電気信号を増幅する増幅器と、増幅光を供給する増幅光源と、該増幅光源から供給された増幅光を電力に変換しその電力を前記増幅器に供給する光発電素子とを備え、前記増幅器の電力は前記光発電素子のみにより供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電界センシング装置。
【請求項４】
前記Ｏ／Ｅ変換器によって変換された電気信号の出力値に応じて前記増幅器の稼動をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路を備え、前記Ｏ／Ｅ変換器によって変換された電気信号の出力値が設定値よりも高い場合、前記スイッチング回路が前記増幅光源の出力を低下させることにより前記増幅器の稼動をＯＦＦにすることを特徴とする請求項３に記載の電界センシング装置。
【請求項５】
前記独立変調電極が、互いに容量結合された複数の分割電極から形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電界センシング装置。
【請求項６】
前記分配器と前記独立変調電極との間のそれぞれの前記伝送線路が、長さが同一の給電線により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電界センシング装置。
【請求項７】
すべての前記独立変調電極に前記電気信号を印加したときに前記位相シフト光導波路に前記変調に寄与する屈折率変化を与える前記独立変調電極の電極部分の前記入力光導波路に最も近い端から前記出力光導波路に最も近い端までの長さは、前記電気信号の位相が反転する間に前記入力光が前記位相シフト光導波路を進行する距離よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電界センシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器を利用してアンテナが受信した電波の電界を計測する電界センシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送の再送信方法に多様性を持たせる目的やネットワークの柔軟性を向上させる目的で、無線電波をそのまま光伝送する用途が拡大している。この場合、電気供給設備の不要化や雷害対策、電気ノイズ対策等の理由により、送信所から離れた電波の受信点においてその電波を無給電で受信し、伝送する手段が必要になる場合がある。そのためには、アンテナが受信した電波の電力のみによって光変調を行わなければならず、電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる高感度な電界センシング装置が必要になる。
【０００３】
そのような電界センシング装置の一例を図１１に示す。図１１の電界センシング装置１０Ｅは、受信した電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナ１１と、アンテナ１１から出力された電気信号の電界強度に応じてレーザ光（入力光）の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光を出力する光変調器１３と、光変調器１３にレーザ光を供給する半導体レーザ光源１４と、光変調器１３から出力された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器１５とから形成されている。光変調器１３は、入力用光ファイバ２６を介して半導体レーザ光源１４に接続され、出力用光ファイバ２７を介してＯ／Ｅ変換器１５に接続されている。
【０００４】
この電界センシング装置１０Ｅの光変調器１３は、ＬｉＮｂＯ３単結晶基板を使用した導波路型光変調器であり、高周波数帯において高い効率を有する。導波路型光変調器としては、外付けの共振回路と組み合わせた分割型電極による光変調器（非特許文献１）や光通信システムで利用される進行波型光変調器がある。共振回路と組み合わせた光変調器は、分割電極構造によって電極間容量を小さくし、共振回路による共振を利用して印加電圧を大きくすることで高い効率を実現している。進行波型光変調器は、変調光の速度と光波の速度とを整合することによって広い周波数帯に対応可能であり、電極の長さ寸法を大きくすることで低い電圧で動作する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌Ｃ，Vol.J89-C，No.11，PP.925-932
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、それら光変調器は、外部から電力を補充することなく無給電で光変調する場合の電波のセンシング感度が不十分であり、無給電で動作させることが難しい。また、共振回路と組み合わせた光変調器は、共振周波数において最大効率を有するから、共振周波数以外の周波数帯におけるセンシング感度が悪く、広い周波数帯における使用ができない。
【０００７】
本発明の目的は、広い周波数帯における使用が可能であり、アンテナが受信した電波の電力によってその電波をセンシングすることができる高感度な電界センシング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明の前提は、受信した電波の電界強度に比例した電気信号を出力するアンテナと、該アンテナから出力された電気信号に応じて入力光の強度を変調し、前記入力光を変調した変調光を出射する光変調器と、該光変調器に入力光を供給する光源と、前記光変調器から出射された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器とから構成された電界センシング装置である。
【０００９】
前記前提における本発明の電界センシング装置の特徴は、前記アンテナから出力された電気信号を前記光変調器に導くための伝送線路の途中に設置され前記アンテナから出力された電気信号を少なくとも２つの伝送線路に分配する分配器を備え、前記光変調器は、電気光学効果を有する材料から作られた基板と、前記基板に形成された光導波路と、少なくとも２つの独立変調電極とを備え、前記光導波路は、前記入力光が入射する入力光導波路と、該入力光導波路から二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路と、前記２本の位相シフト光導波路から合流し前記変調光が出射する出力光導波路とから形成され、前記独立変調電極は、前記位相シフト導波路に並行に前記位相シフト導波路の延伸方向へ延びるとともに、該延伸方向へ並んで設置され、それぞれ前記分配器によって分配された伝送線路に独立に接続され、前記分配された電気信号を前記独立変調電極にそれぞれ同一の位相で印加して前記位相シフト光導波路の屈折率を変化させることにより前記入力光の強度を変調することにある。
【００１０】
本発明の電界センシング装置の一例においては、前記分配された電気信号の少なくとも１つの位相を調整する位相調整器を備え、位相調整器が分配器によって分配された電気信号の位相が異なる場合、それらの電気信号の位相を同一にする。
【００１１】
本発明の電界センシング装置の他の一例においては、前記アンテナから出力された電気信号または前記分配された電気信号を増幅する増幅器と、増幅光を供給する増幅光源と、該増幅光源から供給された増幅光を電力に変換しその電力を前記増幅器に供給する光発電素子とを備え、前記増幅器の電力は前記光発電素子のみにより供給される。
【００１２】
本発明の電界センシング装置の他の一例においては、前記Ｏ／Ｅ変換器によって変換された電気信号の出力値に応じて前記増幅器の稼動をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路を備え、前記Ｏ／Ｅ変換器によって変換された電気信号の出力値が設定値よりも高い場合、前記スイッチング回路が前記増幅光源の出力を低下させることにより前記増幅器の稼動をＯＦＦにする。
【００１４】
本発明の他の一例としては、それら独立変調電極が互いに容量結合された複数の分割電極から形成されている。
【００１５】
本発明の他の一例として、電界センシング装置では、分配器とそれら独立変調電極との間に延びる給電線の長さ寸法が同一である。
【００１７】
本発明の電界センシング装置の他の一例においては、すべての前記独立変調電極に前記電気信号を印加したときに前記位相シフト光導波路に前記変調に寄与する屈折率変化を与える前記独立変調電極の電極部分の前記入力光導波路に最も近い端から前記出力光導波路に最も近い端までの長さは、前記電気信号の位相が反転する間に前記入力光が前記位相シフト光導波路を進行する距離よりも小さい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電界センシング装置によれば、分配器によって分配された少なくとも２つの同位相の電気信号の電界強度によって入力光の強度が変調されるから、１つの電気信号の電界強度によって入力光を変調する場合と比較し、電波のセンシング感度が少なくとも６ｄＢｍアップし、装置における電波のセンシング感度を高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。電界センシング装置は、共振を利用することなく電波のセンシング感度を高くすることができるから、共振周波数を含むそれ以外の周波数帯の電波をセンシングすることができ、低周波から超高周波までの広い帯域の電波を確実にセンシングすることができる。電界センシング装置は、無給電で電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所において電波のセンシングを行うことができる。この電界センシング装置は、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、その分装置の低コスト化を実現することができる。
【００１９】
分配器によって分配されたそれら電気信号の少なくとも１つのそれの位相を調整する位相調整器を含み、位相調整器が分配器によって分配されたそれら電気信号の位相が異なる場合、それら電気信号の位相を同一にする電界センシング装置は、分配器によって分配された少なくとも２つの電気信号の位相を位相調整器によって同一にし、同位相のそれら電気信号の電界強度によって入力光の強度を変調するから、装置における電波のセンシング感度を確実に高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。電界センシング装置は、共振を利用することなく電波のセンシング感度を高くすることができるから、共振周波数を含むそれ以外の周波数帯の電波をセンシングすることができ、低周波から超高周波までの広い帯域の電波を確実にセンシングすることができる。この電界センシング装置は、無給電で電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所において電波のセンシングを行うことができる。
【００２０】
分配器によって分配されたそれら電気信号のうちの少なくとも１つを増幅する増幅器と、増幅光源から供給された増幅光を電力に変換し、その電力を増幅器に供給する光発電素子とを含み、増幅器の電力供給源として増幅光のみが使用される電界センシング装置は、分配器によって分配された少なくとも２つの電気信号の強度が小さい場合であっても、増幅器によって電気信号の強度が増幅されるから、増幅された電気信号の印加による電界によって入力光の強度を確実に変調することができる。この電界センシング装置は、増幅器の電力供給源として増幅光のみが使用されるから、電波の受信点では電気を供給する電気供給設備の必要がなく、電気の供給ができない箇所において電波のセンシングを行うことができる。
【００２１】
Ｏ／Ｅ変換器によって変換された電気信号の出力値に応じて増幅器の稼動をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路を含み、電気信号の出力値が設定値よりも高い場合、スイッチング回路が増幅器の稼動をＯＦＦにする電界センシング装置は、Ｏ／Ｅ変換器から出力された電気信号の出力値が必要以上に高い場合、光変調器に必要以上の電界強度が印加され、それによって光変調器に３次相互変調歪みが生じ、電波のセンシング感度が低下するが、電気信号の出力値が設定値よりも高い場合、増幅器の稼動をＯＦＦにするから、光変調器に生じる３次相互変調歪みを防ぐことができ、電波のセンシング感度を一定に保持することができるとともに、Ｏ／Ｅ変換器によって変換された電気信号の出力値を一定に保持することができる。この電界センシング装置は、電波のセンシング感度を確実に高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。
【００２２】
光変調器が基板と基板に形成された光導波路と基板上に設置されて光導波路の延伸方向へ並ぶ少なくとも２つの独立変調電極とを備え、それら独立変調電極が分配器によって分配された電気信号の電界強度をそれら位相シフト導波路に独立して印加する電界センシング装置は、それら独立変調電極によって印加された電界強度によって位相シフト光導波路の屈折率を変化させ、位相シフト光導波路を通る入力光の強度を変調するから、電波のセンシング感度を確実に高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。この電界センシング装置は、前記光変調器を利用することで、高周波数帯の電波のセンシング効率を高くすることができ、高周波数帯の電波を確実にセンシングすることができる。
【００２３】
それら独立変調電極が互いに容量結合された複数の分割電極から形成された電界センシング装置は、独立変調電極の電極容量を低減することができ、光変調器における電波のセンシング感度を確実に向上させることができる。この電界センシング装置は、変調電極の電極容量を低減しつつ、電波のセンシング感度を高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。
【００２４】
分配器とそれら独立変調電極との間に延びる給電線の長さ寸法が同一である電界センシング装置は、分配器によって分配された少なくとも２つの電気信号の位相を同一にすることができ、同位相のそれら電気信号の電界強度によって入力光の強度を変調するから、電波のセンシング感度を確実に高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナが受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。
【００２５】
分配器によって分配されたそれら電波の位相を位相調整器によって同一にすることが可能な周波数帯までの電波を計測可能な電界センシング装置は、位相調整器の位相調整機能によって電気信号の位相を同一にすることが可能であれば、それら電気信号の電界強度を利用して入力光の強度を変調することができ、ＭＨｚのみならずＧＨｚ以上の高い周波数帯の電波をセンシングすることができる。
【００２６】
センシングする電波の周波数帯が高くなるにつれて、それら独立変調電極の延伸方向の長さ寸法を短くするとともに、それら独立変調電極の個数を増加させる電界センシング装置は、センシングする電波の周波数帯が高くなると、入力光と電気信号との速度に差が生じ、電気信号による入力光の変調効率が低下するが、それら独立変調電極の延伸方向の長さ寸法を短くすることで、入力光と電気信号との速度差を小さくし、変調効率の低下を防ぐとともに、電極の個数を増加させることで、電気信号の電界強度で入力光の強度を確実に変調する。この電界センシング装置は、それら独立変調電極を利用してそれら電気信号の電界強度を入力光に印加することができるから、入力光の強度を確実に変調することができ、ＭＨｚのみならずＧＨｚ以上の高い周波数帯の電波をセンシングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一例として示す電界センシング装置の概略構成図。
【図２】一例として示す光変調器の構成図。
【図３】図２の３−３線端面図。
【図４】他の一例として示す電界センシング装置の概略構成図。
【図５】図１，４の電界センシング装置の感度特性を示す図。
【図６】他の一例として示す電界センシング装置の概略構成図。
【図７】他の一例として示す電界センシング装置の概略構成図。
【図８】入力電力と出力電力との相関関係の一例を示す図。
【図９】図６，７の電界センシング装置の感度特性を示す図。
【図１０】他の一例として示す光変調器の構成図。
【図１１】従来技術の電界センシング装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
一例として示す電界センシング装置の概略構成図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る電界センシング装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、一例として示す光変調器１３の構成図であり、図３は、図２の３−３線端面図である。図２，３では、延伸方向（光の伝搬方向）を矢印Ａ（図２のみ）、幅方向を矢印Ｂで示し、厚み方向を矢印Ｃ（図３のみ）で示す。
【００２９】
電界センシング装置１０Ａは、所定周波数帯の無線電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１から出力された電気信号を２つのそれに分配する分配器１２と、レーザ光（入力光）を変調した変調光を出力する光変調器１３と、光変調器１３にレーザ光を供給する半導体レーザ光源１４（光源）と、光変調器１３から出力された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器１５とから形成されている。
【００３０】
アンテナ１１は、受信した電波の電界強度に比例した電気信号を誘起し、その電気信号を出力する。アンテナ１１には、５０Ωインピーダンスのそれが使用されている。なお、アンテナ１１が受信可能な電波の周波数帯域について特に限定はない。また、アンテナ１１の種類について特に限定はなく、１／２波長ダイポールアンテナや１／４波長グランドプレーンアンテナ、３エレメント八木アンテナ、携帯基地局用セクターアンテナ、スリーブアンテナ、ディスコーンアンテナ、バイコニカルアンテナ等の現在存在するあらゆるアンテナを使用することができる。
【００３１】
分配器１２は、アンテナ１１の直近下位に設置され、アンテナ１１に給電線１６（同軸ケーブル）を介して電気的に接続されている。分配器１２は、インピーダンス整合を保持した状態でアンテナ１１から出力された電気信号を２つに分け、それら電気信号を第１および第２給電線１７，１８に出力する。図１の電界センシング装置１０Ａで使用する分配器１２は、位相を同一に保持した状態で電気信号を分配する機能を有することが好ましい。なお、電界センシング装置１０Ａでは、分配器１２によって電気信号が２つに分配されるが、分配器１２を介して電気信号が３つ以上に分配されてもよい。
【００３２】
光変調器１３は、分配器１２の直近下位に設置され、分配器１２から延びる２本の第１および第２給電線１７，１８（同軸ケーブル）を介して分配器１２に電気的に接続されている。光変調器１３は、アンテナ１１から出力された電気信号の電界強度に応じてレーザ光の強度を変調し、レーザ光を変調した変調光を出力する。光変調器１３は、電気光学効果を有する結晶基板であるＸカットのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶（材料）から作られた単結晶基板１９と、基板１９の上面側にＴｉ拡散によって作られたマッハツェンダー型光導波路２０と、基板１９の上面側に成膜されたバッファ層２１と、バッファ層２１の上に設置されたフィルム状の２つの第１および第２独立変調電極２２，２３とから形成されている。
【００３３】
マッハツェンダー型光導波路２０は、光の入射側に延びる１本の入力光導波路２０ａと、入力光導波路２０ａから二股に分岐して延びる２本の位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃと、光の出射側に延びていてそれら位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃがつながる１本の出力光導波路２０ｄとから形成されている。入力光導波路２０ａや位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃ、出力光導波路２０ｄは、延伸方向と交差する方向の幅寸法Ｗが等しい。
【００３４】
それら光導波路２０ａ〜２０ｄの幅寸法Ｗは、５〜１０μｍの範囲にある。各位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの延伸方向の長さ寸法は、３０〜４０ｍｍの範囲にある。位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃでは、その中央部分が幅方向へ所定寸法離間し、互いに平行して延びている。中央部分におけるそれら光導波路２０ｂ，２０ｃの離間寸法は、２０〜５０μｍの範囲にある。なお、光導波路２０ａ〜２０ｄの幅寸法Ｗや各位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの長さ寸法、中央部分におけるそれら光導波路２０ｂ，２０ｃの離間寸法について特に限定はなく、それら寸法を任意に設定することができる。
【００３５】
バッファ層２１は、光導波路２０を伝搬する光の一部がそれら変調電極２２，２３に吸収されることを防止する目的で設けられる。バッファ層２１は、ＳｉＯ２から作られ、その厚さ寸法が約２００ｎｍである。第１独立変調電極２２は、金から作られたフィルム電極であり、電波第１入力部２４に第１給電線１７を介して電気的に接続されている。第２独立変調電極２３は、金から作られたフィルム電極であり、電波第２入力部２５に第２給電線１８を介して電気的に接続されている。それら独立変調電極２２，２３では、第１独立変調電極２２が入力光導波路２０ａの側に位置し、第２独立変調電極２３が出力光導波路２０ｄの側に位置するように、延伸方向へ整然と並んでいる。
【００３６】
電界センシング装置１０Ａでは、分配器１２および電波第１入力部２４の間に延びる第１給電線１７の長さ寸法と分配器１２および電波第２入力部２５の間に延びる第２給電線１８の長さ寸法とが同一であり、電波第１入力部２４および第１独立変調電極２２の間に延びる第１給電線１７の長さ寸法と電波第２入力部２５および第２独立変調電極２３の間に延びる第２給電線１８の長さ寸法とが同一である。したがって、分配器１２および第１独立変調電極２２の間に延びる第１給電線１７の長さ寸法と分配器１２および第２独立変調電極２３の間に延びる第２給電線１８の長さ寸法とが同一である。
【００３７】
それら独立変調電極２２，２３は、信号電極２２ａ，２３ａと接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃとから形成されている。信号電極２２ａ，２３ａは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの間に配置され、それら光導波路２０ｂ，２０ｃの中央部分と平行して延伸方向へ延びている。信号電極２２ａ，２３ａは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの延伸方向において２つに分割された分割信号電極であり、それら分割信号電極どうしが互いに容量結合されている。それら信号電極２２ａ，２３ａの延伸方向の長さ寸法は、１５ｍｍである。
【００３８】
なお、信号電極２２ａ，２３ａの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。また、信号電極２２ａ，２３ａの延伸方向の長さ寸法に特に限定はなく、センシングする電波の周波数に応じてその長さを任意に設定することができる。たとえば、センシングする電波の周波数を所定の値に設定したときの信号電極２２ａ，２３ａの長さ寸法を基準長さとした場合、センシングする電波の周波数が所定の値から高くなるにつれて、信号電極２２ａ，２３ａの長さ寸法を基準長さよりも短くする。
【００３９】
それら接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃを挟んで信号電極２２ａ，２３ａの両側に配置され、それら光導波路２０ｂ，２０ｃと平行して延伸方向へ延びている。接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの延伸方向において２つに分割された分割接地電極であり、それら分割接地電極どうしが互いに容量結合されている。接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃは、接地されている。それら接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃの延伸方向の長さ寸法は、１５ｍｍである。
【００４０】
なお、接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。また、接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃの延伸方向の長さ寸法に特に限定はなく、センシングする電波の周波数に応じてその長さを任意に設定することができる。たとえば、センシングする電波の周波数を所定の値に設定したときの接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃの長さ寸法を基準長さとした場合、センシングする電波の周波数が所定の値から高くなるにつれて、接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃの長さ寸法を基準長さよりも短くする。
【００４１】
半導体レーザ光源１４は、入力用光ファイバ２６を介して光変調器１３の入力光導波路２０ａに接続されている。レーザ光源１４は、波長１５５０ｎｍ、出力４０ｍＷのレーザ光を光変調器１３に出射する。Ｏ／Ｅ変換器１５は、出力用光ファイバ２７を介して光変調器１３の出力光導波路２０ｄに接続されている。Ｏ／Ｅ変換器１５は、変調光を変換した電気信号を出力する。
【００４２】
この電界センシング装置１０Ａの動作を説明すると、以下のとおりである。アンテナ１１に受信された電波は、電気信号としてアンテナ１１から出力される。その電気信号は、アンテナ１１から分配器１２に出力され、分配器１２によって同位相の２つの電気信号に分配された後、それら給電線１７，１８を通って光変調器１３の第１および第２独立変調電極２２，２３に入力される。なお、第１および第２独立変調電極２２，２３に入力されるそれら電気信号は、分配器１２および第１独立変調電極２２の間に延びる第１給電線１７の長さ寸法と分配器１２および第２独立変調電極２３の間に延びる第２給電線１８の長さ寸法とが同一であるから、その位相が同一である。
【００４３】
光変調器１３では、図２に矢印Ｘ１で示すように、レーザ光源１４からレーザ光が光変調器１３に出射されており、そのレーザ光が入力光導波路２０ａの入射口から導波路２０に進入し、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃにおいて二分（分波）されて導波路２０ｂ，２０ｃに進入した後、出力光導波路２０ｄにおいて再び結合（合波）され、矢印Ｘ２で示すように、出力光導波路２０ｄから出射する。光変調器１３では、信号電極２２，２３に入力された電気信号の電界（高周波信号）によって変調電極２２，２３（信号電極２２ａ，２３ａと接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃとの間）に電圧が印加されると、図３に矢印Ｚで示すＺ軸方向に互いに逆向きの電界がそれら位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃに印加される。
【００４４】
逆向きの電界が位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃに印加されることにより、光導波路２０ｂ，２０ｃにおける電気光学効果による屈折率変化の方向が互いに逆向きとなり、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃを伝搬するレーザ光に互いに逆向きの位相シフトが生じる。その結果、レーザ光が出力光導波路２０ｄにおける結合時に互いに干渉し、レーザ光の強度が変調されて変調光になる。変調光は、出力光導波路２０ｄから出射され、Ｏ／Ｅ変換器１５に進入する。Ｏ／Ｅ変換器１５では、変調光を変換した電気信号を生成する。
【００４５】
図４は、他の一例として示す電界センシング装置１０Ｂの概略構成図である。この電界センシング装置１０Ｂが図１のそれと異なるところは、位相調整器２８が設置されている点にあり、その他の構成は図１の電界センシング装置１０Ａのそれらと同一であるから、図１と同一の符号を付すとともに、図１の説明を援用することで、この電界センシング装置１０Ｂにおけるその他の構成の説明は省略する。
【００４６】
電界センシング装置１０Ｂは、所定周波数帯の無線電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１から出力された電気信号を２つのそれに分配する分配器１２と、分配器１２によって分配された電気信号の一方のそれの位相を調整する位相調整器２８と、レーザ光（入力光）を変調した変調光を出力する光変調器１３と、光変調器１３にレーザ光を供給する半導体レーザ光源１４（光源）と、光変調器１３から出力された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器１５とから形成されている。
【００４７】
位相調整器２８は、広帯域の周波数に対応可能であり、分配器１２と光変調器１３との間に延びる第２給電線１８に設置されている。位相調整器２８は、分配器１２によって分配されたそれら電気信号の位相が異なる場合、第２給電線１８に流れる電気信号の位相を調整し、第１および第２給電線１７，１８（同軸ケーブル）に流れる電気信号の位相を同一にする。なお、分配器１２によって分配されたそれら電気信号の位相は位相測定によって測定され、位相のずれが求められており、その位相のずれを調整するように位相調整器２８の機能が調節されている。
【００４８】
電界センシング装置１０Ｂでは、分配器１２および第１独立変調電極２２の間に延びる第１給電線１７の長さ寸法と分配器１２および第２独立変調電極２３の間に延びる第２給電線１８の長さ寸法とが同一であるが、それら給電線１７，１８の長さ寸法が異なっていてもよい。それら給電線１７，１８の長さ寸法が異なると、光変調器１３に入力される電気信号の位相がずれるが、位相調整器２８によってそれら電気信号の位相を同一するから、給電線１７，１８の長さ寸法が異なっていても位相のずれた電気信号が光変調器１３に入力されることはない。
【００４９】
この電界センシング装置１０Ｂの動作を説明すると、以下のとおりである。アンテナ１１に受信された電波の電界強度に比例する電気信号は、アンテナ１１から分配器１２に出力され、分配器１２によって２つの電気信号に分配される。第１給電線１７を通る電気信号は、そのまま光変調器１３の第１独立変調電極２２に入力される。第２給電線１８を通る電気信号は、位相調整器２８に進入し、位相調整器２８によってその位相が調整されて第１給電線１７を通る電気信号の位相と同一にされた後、第２給電線１８を通って光変調器１３の第２独立変調電極２３に入力される。
【００５０】
光変調器１３では、レーザ光源１４から出射されたレーザ光が入力光導波路２０ａの入射口から導波路２０に進入し、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃにおいて二分（分波）されて導波路２０ｂ，２０ｃに進入した後、出力光導波路２０ｄにおいて再び結合（合波）され、出力光導波路２０ｄから出射する（図２参照）。
【００５１】
光変調器１３では、図１の電界センシング装置１０Ａと同様に、信号電極２２ａ，２３ａに入力された電気信号の電界（高周波信号）によって変調電極２２，２３（信号電極２２ａ，２３ａと接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃとの間）に電圧が印加されると、Ｚ軸方向に互いに逆向きの電界がそれら位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃに印加され（図３参照）、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃを伝搬するレーザ光に互いに逆向きの位相シフトが生じる。その結果、レーザ光が出力光導波路２０ｄにおける結合時に互いに干渉し、レーザ光の強度が変調されて変調光になる。変調光は、出力光導波路２０ｄから出射され、Ｏ／Ｅ変換器１５に進入する。Ｏ／Ｅ変換器１５では、変調光を変換した電気信号を生成する。
【００５２】
図５は、図１，４の電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂの感度特性を示す図である。図５では、横軸にアンテナ１１が受信した電波（電気信号）の周波数が表示され、縦軸にＯ／Ｅ変換器１５から出力された電気信号の信号出力の値が表示されている。図５では、図１，４の電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂによる感度特性を実線で示し、従来技術の図１１に示す電界センシング装置１０Ｅの感度特性を点線で示す。
【００５３】
それら電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂの感度特性は、スペクトラムアナライザによって測定される。なお、電波による入力電力は、−４７ｄＢｍであった。図４に実線で示すように、それら装置１０Ａ，１０Ｂにおいて受信した電波の周波数帯は４００〜８５０ＭＨｚであり、そのときのＯ／Ｅ変換器１５から出力された電気信号の信号出力の値は約−５６．６〜−５８．３ｄＢｍであった。これに対し、図４に点線で示すように、従来技術の装置１０ＥのＯ／Ｅ変換器１５から出力された電気信号の信号出力の値は約−６２．６〜−６４．３ｄＢｍであった。図４から明らかなように、それら装置１０Ａ，１０Ｂによる感度特性は従来技術の装置１０Ｅのそれと比較し、センシング感度が約６ｄＢｍ高いことが分かった。
【００５４】
図１，４の電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂは、分配器１２によって分配された２つの同位相の電気信号の電界強度によってレーザ光（入力光）の強度が変調されるから、１つの電気信号の電界強度によってレーザ光を変調する場合と比較し、電波のセンシング感度が６ｄＢｍアップし、装置１０Ａ，１０Ｂにおける電波のセンシング感度を高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナ１１が受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。
【００５５】
電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂは、共振を利用することなく電波のセンシング感度を高くすることができるから、共振周波数を含むそれ以外の周波数帯の電波をセンシングすることができ、低周波から超高周波までの広い帯域の電波を確実にセンシングすることができる。電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂは、無給電で電波をセンシングすることができるから、雷害対策やノイズ対策の必要がないことに加え、電気の供給ができない箇所において電波のセンシングを行うことができる。電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂは、電気を供給する電気供給設備を省略することができ、その分装置１０Ａ，１０Ｂの低コスト化を実現することができる。
【００５６】
図４の電界センシング装置１０Ｂは、分配器１２によって分配された電気信号の位相が異なる場合、位相調整器２８によってそれら電気信号の位相が同一にされ、同位相のそれら電気信号の電界強度によってレーザ光の強度を変調するから、装置１０Ｂにおける電波のセンシング感度を確実に高くすることができ、外部から電力を補充することなく、アンテナ１１が受信した電波の電力のみによってその電波をセンシングすることができる。
【００５７】
図６は、他の一例として示す電界センシング装置１０Ｃの概略構成図である。この電界センシング装置１０Ｃが図１，４のそれと異なるところは、電気信号の電界強度を増幅する電気的増幅器２９が設置されている点、増幅器２９に電力を供給する光発電素子３０が設置されている点、光発電素子３０にレーザ光を出射する第２半導体レーザ光源３１（光源）が設置されている点にあり、その他の構成は図１，４の電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂのそれらと同一であるから、図１，４と同一の符号を付すとともに、図１，４の説明を援用することで、この電界センシング装置１０Ｃにおけるその他の構成の説明は省略する。
【００５８】
電界センシング装置１０Ｃは、所定周波数帯の無線電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１から出力された電気信号を２つのそれに分配する分配器１２と、分配器１２によって分配された電気信号の一方のそれの位相を調整する位相調整器２８と、分配器１２によって分配された電気信号の他方のそれの電界強度を増幅する電気的増幅器２９と、レーザ光を電力に変換する光発電素子３０と、レーザ光（入力光）を変調した変調光を出力する光変調器１３と、光変調器１３にレーザ光を供給する第１半導体レーザ光源１４（光源）と、光発電素子３０にレーザ光（増幅光）を供給する第２半導体レーザ光源３１（光源）と、光変調器１３から出力された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器１５とから形成されている。
【００５９】
電界センシング装置１０Ｃでは、位相調整器２８が分配器１２と光変調器１３との間に延びる第１給電線１７（同軸ケーブル）に設置され、増幅器２９が分配器１２と光変調器１３との間に延びる第２給電線１８（同軸ケーブル）に設置されている。光発電素子３０は、第３給電線３２を介して増幅器２９に電気的に接続され、光ファイバ３３を介して第２半導体レーザ光源３１に接続されている。
【００６０】
光発電素子３０は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光（増幅光）を電力に変換し、その電力を増幅器２９に出力する。第１半導体レーザ光源１４は、波長１５５０ｎｍ、出力４０ｍＷのレーザ光を光変調器１３に出射し、第２半導体レーザ光源１４は、波長１４８０ｎｍ、出力３００ｍＷのレーザ光を光発電素子３０に出射する。電界センシング装置１０Ｃでは、電力供給源としてレーザ光源３１のみが使用され、電気設備（電源）は設置されていない。
【００６１】
なお、この電界センシング装置１０Ｃでは、２つの第１および第２半導体レーザ光源１４，３１を使用し、第１半導体レーザ光源１４からレーザ光を光変調器１３に出射するとともに、第２半導体レーザ光源３１からレーザ光を光発電素子３０に出射しているが、１つの半導体レーザ光源を利用し、そのレーザ光源がレーザ光を分光し、一方のレーザ光（波長１５５０ｎｍ、出力４０ｍＷ）を光変調器１３に出射するとともに、他方のレーザ光（１４８０ｎｍ、出力３００ｍＷ）を光発電素子３０に出射してもよい。
【００６２】
増幅器２９は、第２給電線１８に流れる電気信号に電力を補充することで、その電気信号の電界強度を増幅する。増幅器２９によって第２給電線１８に流れる電気信号の電界強度を増幅すると、第１給電線１７に流れる電気信号の位相と第２給電線１８に流れる電気信号の位相とが異なり、位相のずれが生じるが、位相調整器２８が第１給電線１７に流れる電気信号の位相を調整し、第１および第２給電線１７，１８に流れる電気信号の位相を同一にする。なお、位相調整器２８は、増幅器２９による電気信号の増幅度に対応しつつ第１および第２給電線１７，１８に流れる電気信号の位相を同一にするようにその機能が調節されている。
【００６３】
電界センシング装置１０Ｃでは、図４のそれと同様に、分配器１２および第１独立変調電極２２の間に延びる第１給電線１７の長さ寸法と分配器１２および第２独立変調電極１８の間に延びる第２給電線１８の長さ寸法とが同一であるが、それら給電線１７，１８の長さ寸法が異なっていてもよい。それら給電線１７，１８の長さ寸法が異なると、光変調器１３に入力される電気信号の位相がずれるが、位相調整器２８によってそれら電気信号の位相を同一する。
【００６４】
この電界センシング装置１０Ｃの動作を説明すると、以下のとおりである。第２半導体レーザ光源３１から出射されたレーザ光（増幅光）が光発電素子３０に出射され、そのレーザ光が光発電素子３０で電力に変換され、その電力が光発電素子３０から増幅器２９に出力される。アンテナ１１に受信された電波の電界強度に比例する電気信号は、アンテナ１１から分配器１２に出力され、分配器１２によって２つの電気信号に分配される。第２給電線１８を通る電気信号は、その電界強度が増幅器２９によって増幅された後、第２独立変調電極２３に入力される。第１給電線１７を通る電気信号は、位相調整器２８に進入し、位相調整器２８によってその位相が調整されて第２給電線１８を通る電気信号の位相と同一にされた後、第１給電線１７を通って光変調器１３の第１独立変調電極２３に入力される。
【００６５】
光変調器１３では、レーザ光源１４から出射されたレーザ光が入力光導波路２０ａの入射口から導波路２０に進入し、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃにおいて二分（分波）されて導波路２０ｂ，２０ｃに進入した後、出力光導波路２０ｄにおいて再び結合（合波）され、出力光導波路２０ｄから出射する（図２参照）。
【００６６】
光変調器１３では、電気信号が信号電極２２ａに入力されるとともに、電界強度が増幅された電気信号が信号電極２３ａに入力され、その電気信号の電界（高周波信号）によって変調電極２２，２３（信号電極２２ａ，２３ａと接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃとの間）に電圧が印加される。変調電極２２，２３に電圧が印加されると、Ｚ軸方向に互いに逆向きの電界がそれら位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃに印加され（図３参照）、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃを伝搬するレーザ光に互いに逆向きの位相シフトが生じる。その結果、レーザ光が出力光導波路２０ｄにおける結合時に互いに干渉し、レーザ光の強度が変調されて変調光になる。変調光は、出力光導波路２０ｄから出射され、Ｏ／Ｅ変換器１５に進入する。Ｏ／Ｅ変換器１５では、変調光を変換した電気信号を生成する。
【００６７】
図６の電界センシング装置１０Ｃは、図１，４の電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂが有する効果に加え、以下の効果を有する。電界センシング装置１０Ｃは、分配器１２によって分配された電気信号の電界強度が小さい場合であっても、増幅器２９によって電気信号の電界強度が増幅されるから、電界強度が増幅された電気信号の電界によってレーザ光の強度を確実に変調することができる。電界センシング装置１０Ｃは、電力供給源として第２半導体レーザ光源３１のみが使用されているから、電気を供給する電気供給設備の必要がなく、電気の供給ができない箇所において電波のセンシングを行うことができる。
【００６８】
図７は、他の一例として示す電界センシング装置１０Ｄの概略構成図であり、図８は、入力電力と出力電力との相関関係の一例を示す図である。図８では、出力電気信号を実線で示し、３次相互変調歪みを点線で示す。この電界センシング装置１０Ｄが図６のそれと異なるところは、電気的増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）の稼動をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路３４が設置されている点にあり、その他の構成は図６の電界センシング装置１０Ｃのそれらと同一であるから、図１，４，６と同一の符号を付すとともに、図１，４，６の説明を援用することで、この電界センシング装置１０Ｄにおけるその他の構成の説明は省略する。
【００６９】
電界センシング装置１０Ｄは、所定周波数帯の無線電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１から出力された電気信号を２つのそれに分配する分配器１２と、分配器１２によって分配された電気信号の一方のそれの位相を調整する位相調整器２８と、分配器１２によって分配された電気信号の他方のそれの電界強度を増幅する電気的増幅器２９と、レーザ光を電力に変換する光発電素子３０と、増幅器１２の稼動をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路３４と、レーザ（入力光）を変調した変調光を出力する光変調器１３と、光変調器１３にレーザ光（入力光）を供給する第１半導体レーザ光源１４（光源）と、光発電素子３０にレーザ光（増幅光）を供給する第２半導体レーザ光源３１（光源）と、光変調器１３から出力された変調光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器１５とから形成されている。
【００７０】
電界センシング装置１０Ｄでは、位相調整器２８が分配器１２と光変調器１３との間に延びる第１給電線１７（同軸ケーブル）に設置され、増幅器２９が分配器１２と光変調器１３との間に延びる第２給電線１８（同軸ケーブル）に設置されている。光発電素子３０は、第３給電線３２を介して増幅器２９に電気的に接続され、光ファイバ３３を介して第２半導体レーザ光源３１に接続されている。スイッチング回路３４は、インターフェイス３５を介して第２半導体レーザ光源３１とＯ／Ｅ変換器１５とに接続されている。
【００７１】
スイッチング回路３４は、Ｏ／Ｅ変換器１５によって変換された電気信号の出力値に応じて増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）の稼動をＯＮ／ＯＦＦする。スイッチング回路３４は、Ｏ／Ｅ変換器１５によって変換された電気信号の出力値が設定値よりも高くなると、増幅器２９の稼動をＯＦＦにし（第２半導体レーザ光源３１から出射されるレーザ光の出射をＯＦＦにする）、電気信号の出力値が設定値よりも低くなると、ＯＦＦにした増幅器２９を再びＯＮにし（第２半導体レーザ光源３１から出射されるレーザ光の出射をＯＮにする）、増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）を稼動させる。増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）のＯＮ／ＯＦＦのトリガとなる電気信号の設定値は、スイッチング回路３４のメモリに格納されている。設定値は、光変調器１３に印加される電界強度によって光変調器が３次相互変調歪みを起こす限界近傍の値であり、光変調器１３の性能に応じて自由に変更することができる。
【００７２】
この電界センシング装置１０Ｄでは、図６のそれと同様に、２つの第１および第２半導体レーザ光源１４，３１を使用して第１半導体レーザ光源１４からレーザ光（波長１５５０ｎｍ、出力４０ｍＷ）を光変調器１３に出射し、第２半導体レーザ光源３１からレーザ光（１４８０ｎｍ、出力３００ｍＷ）を光発電素子３０に出射しているが、１つのレーザ光源を利用し、そのレーザ光源がレーザ光を分光しつつ、一方のレーザ光（波長１５５０ｎｍ、出力４０ｍＷ）を光変調器１３に出射するとともに、他方のレーザ光（１４８０ｎｍ、出力３００ｍＷ）を光発電素子３０に出射してもよい。
【００７３】
増幅器２９によって第２給電線１８に流れる電気信号の電界強度を増幅するとともに、スイッチング回路３４によって増幅器２９をＯＮ／ＯＦＦすると、第１給電線１７に流れる電気信号の位相と第２給電線１８に流れる電気信号の位相とが異なり、位相のずれが生じるが、位相調整器２８が第１給電線１７に流れる電気信号の位相を調整し、第１および第２給電線１７，１８に流れる電気信号の位相を同一にする。なお、増幅器２９による電気信号の増幅度に対応するとともに増幅器２９をＯＮ／ＯＦＦ動作に対応して第１および第２給電線１７，１８に流れる電気信号の位相を同一にするように、位相調整器２８の機能が調節されている。
【００７４】
この電界センシング装置１０Ｄの動作を説明すると、以下のとおりである。第２半導体レーザ光源３１から出射されたレーザ光（増幅光）が光発電素子３０に出射され、そのレーザ光が光発電素子３０で電力に変換され、その電力が光発電素子３０から増幅器２９に出力される。アンテナ１１に受信された電波の電界強度に比例する電気信号は、アンテナ１１から分配器１２に出力され、分配器１２によって２つの電気信号に分配される。第２給電線１８を通る電気信号は、その電界強度が増幅器２９によって増幅された後、第２独立変調電極２３に入力される。第１給電線１７を通る電気信号は、位相調整器２８に進入し、位相調整器２８によってその位相が調整されて第２給電線１８を通る電波の位相と同一にされた後、第１給電線１７を通って光変調器１３の第１独立変調電極２３に入力される。
【００７５】
光変調器１３では、レーザ光源１４から出射されたレーザ光が入力光導波路２０ａの入射口から導波路２０に進入し、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃにおいて二分（分波）されて導波路２０ｂ、２０ｃに進入した後、出力光導波路２０ｄにおいて再び結合（合波）され、出力光導波路２０ｄから出射する（図２参照）。
【００７６】
光変調器１３では、図６の電界センシング装置１０Ｃと同様に、電気信号が信号電極２２ａに入力されるとともに、電界強度が増幅された電気信号が信号電極２３ａに入力され、その電気信号の電界（高周波信号）によって変調電極２２，２３（信号電極２２ａ，２３ａと接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃとの間）に電圧が印加される。変調電極２２，２３に電圧が印加されると、Ｚ軸方向に互いに逆向きの電界がそれら位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃに印加され（図３参照）、位相シフト導波路２０ｂ，２０ｃを伝搬するレーザ光に互いに逆向きの位相シフトが生じる。その結果、レーザ光が出力光導波路２０ｄにおける結合時に互いに干渉し、レーザ光の強度が変調されて変調光になる。
【００７７】
変調光は、出力光導波路２０ｄから出射され、Ｏ／Ｅ変換器１５に進入する。Ｏ／Ｅ変換器１５では、変調光を変換した電気信号を生成し、その電気信号の一部をスイッチング回路３４に出力する。
【００７８】
スイッチング回路３４は、Ｏ／Ｅ変換器１５から出力された電気信号の出力値とメモリに格納された設定値とを比較し、出力値が設定値の範囲を超えると、増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）の稼動をＯＦＦにする。図８では、電気信号出力値が略−３２（ｄＢｍ／波）および電気信号入力値が略−４２（ｄＢｍ／波）において増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）の稼動がＯＦＦになっている。スイッチング回路３４は、増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）の稼動をＯＦＦにした後、出力値と設定値とを比較し、出力値が設定値の範囲内に復帰すると、ＯＦＦにした増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）を再びＯＮにして増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）を稼動させる。図８では、電気信号出力値が略−４８（ｄＢｍ／波）および電気信号入力値が略−３７（ｄＢｍ／波）において増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）の稼動をＯＮにしている。
【００７９】
図７の電界センシング装置１０Ｄは、図１，４，６の電界センシング装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが有する効果に加え、以下の効果を有する。電界センシング装置１０Ｄは、Ｏ／Ｅ変換器１５から出力された電気信号の出力値が必要以上に高い場合、光変調器１３に必要以上の電界強度が印加され、それによって光変調器１３に３次相互変調歪みが生じ、電波のセンシング感度が低下するが、電気信号の出力値が設定値よりも高い場合、増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）の稼動をＯＦＦにするから、光変調器１３に生じる３次相互変調歪みを防ぐことができ、電波のセンシング感度を一定に保持することができるとともに、Ｏ／Ｅ変換器１５によって変換された電気信号の出力値を一定に保持することができる。
【００８０】
電界センシング装置１０Ｄは、電気信号の出力値が設定値の範囲内に復帰すると、ＯＦＦにした増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）を再びＯＮにして増幅器２９（第２半導体レーザ光源３１）を稼動させるから、分配器１２によって分配された電波の電界強度が小さい場合であっても、増幅器２９によって電波の電界強度を増幅することができ、電界強度が増幅された電波の電界によってレーザ光の強度を確実に変調することができる。
【００８１】
図９は、図６，７の電界センシング装置１０Ｃ，１０Ｄの感度特性を示す図である。図９では、横軸にアンテナ１１が受信した電波（電気信号）の周波数が表示され、縦軸にＯ／Ｅ変換器１５から出力された電気信号の信号出力の値が表示されている。それら電界センシング装置１０Ｃ，１０Ｄの感度特性は、スペクトラムアナライザによって測定される。なお、電波による入力電力は、−４７ｄＢｍであった。図９に示すように、それら装置１０Ｃ，１０Ｄにおいて受信した電波の周波数帯は４００〜８５０ＭＨｚであり、そのときのＯ／Ｅ変換器１５から出力された電気信号の信号出力値は約−３６．６〜−３８．３ｄＢｍであった。図５に実線で示す図１，４の装置１０Ａ，１０ＢＤと比較し、それら装置１０Ｃ，１０Ｄによるセンシング感度が約２０ｄＢｍ高いことが分かった。したがって、それら装置１０Ｃ，１０Ｄによる感度特性は従来技術の装置１０Ｅのそれと比較し、センシング感度が約２６ｄＢｍ高いことが分かった。なお、２０ｄＢｍセンシング感度が向上したのは電気的増幅器２９のゲインであり、増幅器２９のゲインを調節することによってセンシング感度の上昇度を自由に設定することができる。
【００８２】
図１０は、他の一例として示す光変調器３６の構成図である。この光変調器３６が図２のそれと異なるところは、バッファ層２１の上にフィルム状の４つの第１〜第４独立変調電極３７〜４０が設置されている点、分配器１２によって電波が４つに分配される点、第１〜第４独立変調電極３７〜４０の延伸方向の長さ寸法が図２の光変調器１３の第１および第２独立変調電極２２，２３のそれよりも短い点にある。なお、基板１９やマッハツェンダー型光導波路２０、バッファ層２１は、図２，３の光変調器１３のそれらと同一である。また、それら光導波路２０ａ〜２０ｄの幅寸法Ｗや位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの延伸方向の長さ寸法、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの中央部分における離間寸法、バッファ層２１の厚さ寸法は、図２，３の光変調器１３のそれらと同一である。
【００８３】
この光変調器３６は、分配器１２の直近下位に設置され、分配器１２から延びる４本の第１〜第４給電線４１〜４４（同軸ケーブル）を介して分配器１２に電気的に接続されている。単結晶基板の上面側に形成されたバッファ層の上には、フィルム状の４つの第１〜第４独立変調電極３７〜４０が設置されている。それら変調電極３７〜４０は、金から作られたフィルム電極である。
【００８４】
第１独立変調電極３７は、電波第１入力部４５に第１給電線４１を介して電気的に接続され、第２独立変調電極３８は、電波第２入力部４６に第２給電線４２を介して電気的に接続されている。第３独立変調電極３９は、電波第３入力部４７に第３給電線４３を介して電気的に接続され、第４独立変調電極４０は、電波第４入力部４８に第４給電線４４を介して電気的に接続されている。それら独立変調電極３７〜４０では、入力光導波路２０ａの側から出力光導波路２０ｄの側に向かって第１独立変調電極３７、第２独立変調電極３８、第３独立変調電極３９、第４独立変調電極４０の順で延伸方向へ整然と並んでいる。
【００８５】
分配器１２と電波第１入力部４５との間に延びる第１給電線４１の長さ寸法、分配器１２と電波第２入力部４６との間に延びる第２給電線４２の長さ寸法、分配器１２と電波第３入力部４７との間に延びる第３給電線４３の長さ寸法、分配器１２と電波第４入力部４８との間に延びる第４給電線４４の長さ寸法は同一である。さらに、電波第１入力部４５と第１独立変調電極３７との間に延びる第１給電線４１の長さ寸法、電波第２入力部４６と第２独立変調電極３８との間に延びる第２給電線４２の長さ寸法、電波第３入力部４７と第３独立変調電極３９との間に延びる第３給電線４３の長さ寸法、電波第４入力部４８と第４独立変調電極４０との間に延びる第４給電線４４の長さ寸法は同一である。したがって、分配器１２および第１独立変調電極３７の間に延びる第１給電線４１の長さ寸法、分配器１２および第２独立変調電極３８の間に延びる第２給電線４２の長さ寸法、分配器１２および第３独立変調電極３９の間に延びる第３給電線４２の長さ寸法、分配器１２および第４独立変調電極４０の間に延びる第４給電線４４の長さ寸法が同一である。
【００８６】
それら独立変調電極３７〜４０は、信号電極３７ａ，３８ａ，３９ａ，４０ａと接地電極３７ｂ，３７ｃ，３８ｂ，３８ｃ，３９ｂ，３９ｃ，４０ｂ，４０ｃとから形成されている。信号電極３７ａ〜４０ａは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの間に配置され、それら光導波路２０ｂ，２０ｃの中央部分と平行して延伸方向へ延びている。信号電極３７ａ〜４０ａは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの延伸方向において２つに分割された分割信号電極であり、それら分割信号電極どうしが互いに容量結合されている。それら信号電極３７ａ〜４０ａの延伸方向の長さ寸法は、図２の光変調器１３の信号電極２２ａ，２３ａのそれよりも短く、１０ｍｍである。なお、信号電極３７ａ〜４０ａの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。
【００８７】
それら接地電極３７ｂ，３７ｃ，３８ｂ，３８ｃ，３９ｂ，３９ｃ，４０ｂ，４０ｃは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃを挟んで信号電極３７ａ〜４０ａの両側に配置され、それら光導波路２０ｂ，２０ｃと平行して延伸方向へ延びている。接地電極３７ｂ，３７ｃ，３８ｂ，３８ｃ，３９ｂ，３９ｃ，４０ｂ，４０ｃは、位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃの延伸方向において２つに分割された分割接地電極であり、それら分割接地電極どうしが互いに容量結合されている。接地電極３７ｂ，３７ｃ，３８ｂ，３８ｃ，３９ｂ，３９ｃ，４０ｂ，４０ｃは、接地されている。それら接地電極３７ｂ，３７ｃ，３８ｂ，３８ｃ，３９ｂ，３９ｃ，４０ｂ，４０ｃの延伸方向の長さ寸法は、図２の光変調器１３の接地電極２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃのそれよりも短く、１０ｍｍである。なお、接地電極３７ｂ，３７ｃ，３８ｂ，３８ｃ，３９ｂ，３９ｃ，４０ｂ，４０ｃの分割数に特に限定はなく、分割数を任意に設定することができる。
【００８８】
図１０に示す光変調器３６は、図２のそれと比較し、高い周波数帯の電波のセンシングに使用される。なお、センシングする電波の周波数帯が高くなるにつれて、それら変調電極の延伸方向の長さ寸法を短くするとともに、変調電極の個数を増加させる。したがって、センシングする電波の周波数によって電波が５つ以上に分配される場合があり、光変調器に５つ以上の電極が設置される場合がある。
【００８９】
センシングする電波の周波数帯が高くなると、レーザ光（入力光）と電気信号との速度に差が生じ、電気信号によるレーザ光の変調効率が低下するが、この光変調器３６は、それら独立変調電極３７〜４０の延伸方向の長さ寸法を短くすることで、レーザ光と電気信号との速度差を小さくし、変調効率の低下を防ぐとともに、電極の個数を増加させることで、図２よりも多い複数の電極３７〜４０を利用してそれら位相シフト光導波路２０ｂ，２０ｃに電気信号の電界を印加することができ、電気信号の電界強度でレーザ光の強度を確実に変調することができる。この光変調器３６を利用した電界センシング装置１０Ａ〜１０Ｄは、それら独立変調電極３７〜４０を利用してそれら電気信号の電界をレーザ光に印加することができるから、レーザ光の強度を確実に変調することができ、ＭＨｚのみならずＧＨｚ以上の高い周波数帯の電波をセンシングすることができる。
【００９０】
図１，４，６，７の電界センシング装置１０Ａ〜１０Ｄでは、図２の光変調器１３に替えて、図１０の光変調器３６を使用することもできる。なお、図２や図１０の光変調器１３，３６では、ＬｉＮｂＯ３のＸカット基板１９を用いた例を示したが、Ｚカット基板も使用可能である。Ｚカット基板の場合は、変調電極と光導波路の相対位置関係がそれら図示例の形態とは異なるが、原理的には同じである。
【符号の説明】
【００９１】
１０Ａ    電界センシング装置
１０Ｂ    電界センシング装置
１０Ｃ    電界センシング装置
１０Ｄ    電界センシング装置
１１      アンテナ
１２      分配器
１３      光変調器
１４      第１半導体レーザ光源（光源）
１５      Ｏ／Ｅ変換器
１９      単結晶基板（基板）
２０      マッハツェンダー型光導波路（光導波路）
２０ａ    入力光導波路
２０ｂ    位相シフト光導波路
２０ｃ    位相シフト光導波路
２０ｄ    出力光導波路
２１      バッファ層
２２      第１独立変調電極
２２ａ    信号電極
２２ｂ    接地電極
２２ｃ    接地電極
２３      第２独立変調電極
２３ａ    信号電極
２３ｂ    接地電極
２３ｃ    接地電極
２８      位相調整器
２９      電気的増幅器
３０      光発電素子
３１      第２半導体レーザ光源（光源）
３４      スイッチング回路
３６      光変調器
３７      第１独立変調電極
３７ａ    信号電極
３７ｂ    接地電極
３７ｃ    接地電極
３８      第２独立変調電極
３８ａ    信号電極
３８ｂ    接地電極
３８ｃ    接地電極
３９      第３独立変調電極
３９ａ    信号電極
３９ｂ    接地電極
３９ｃ    接地電極
４０      第４独立変調電極
４０ａ    信号電極
４０ｂ    接地電極
４０ｃ    接地電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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