(57)【要約】【課題】測定精度を向上すること。【解決手段】電界計測装置１は、ヘッド部２０と、コントローラ部４０と、ヘッド部２０及びコントローラ部４０を接続する１本の光ファイバＦ１と、を備え、コントローラ部４０では、光源４２が連続光Ｌ１を出力し、サーキュレータ４３が連続光Ｌ１を光ファイバＦ１を介してヘッド部２０に出力し、ヘッド部２０では、サーキュレータ２４が光ファイバＦ１を介して入力される連続光Ｌ１を光変調器２３に出力し、光変調器２３が検出信号Ｓａに基づいて連続光Ｌ１を変調して変調光Ｌ２を出力し、サーキュレータ２４が変調光Ｌ２を光ファイバＦ１を介してコントローラ部４０に出力し、コントローラ部４０では、サーキュレータ４３が光ファイバＦ１を介して入力される変調光Ｌ２を受光素子４５に出力し、受光素子４５が変調光Ｌ２を受光して測定信号Ｓｍを出力する。【選択図】図１
2014190803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出された電磁波の電界強度に応じた検出信号に基づいて連続光を変調して変調光を出力するヘッド部と、
前記連続光を出力するとともに、前記変調光に基づいて前記電磁波の電界強度を示す測定信号を出力するコントローラ部と、
前記ヘッド部と前記コントローラ部とを接続する１本の光ファイバと、
を備え、
前記コントローラ部は、
前記連続光を出力する第１光源と、
前記変調光を受光して前記測定信号を出力する受光素子と、
前記第１光源から出力される前記連続光を前記光ファイバを介して前記ヘッド部に出力するとともに、前記光ファイバを介して前記ヘッド部から入力される前記変調光を前記受光素子に出力する第１光路分岐部と、
を備え、
前記ヘッド部は、
前記検出信号に基づいて前記連続光を変調して前記変調光を出力する光変調器と、
前記光ファイバを介して前記コントローラ部から入力される前記連続光を前記光変調器に出力するとともに、前記光変調器から出力される前記変調光を前記光ファイバを介して前記コントローラ部に出力する第２光路分岐部と、
を備えることを特徴とする電界計測装置。
【請求項２】
前記第１光路分岐部及び前記第２光路分岐部は、サーキュレータまたはカプラであることを特徴とする請求項１に記載の電界計測装置。
【請求項３】
前記コントローラ部は、
制御信号光を出力する第２光源と、
前記変調光に基づいて、前記光変調器の動作点を調整するための前記制御信号光を前記第２光源に出力させるバイアス制御回路と、
前記第１光源から出力された前記連続光及び前記第２光源から出力された前記制御信号光を合波し、前記光ファイバを介して前記ヘッド部に出力する第１光合分波器と、
をさらに備え、
前記ヘッド部は、
前記制御信号光を制御信号に変換する光電変換素子と、
前記制御信号に応じて前記光変調器の動作点を調整するためのバイアス信号を前記光変調器に供給するバイアス回路と、
前記光ファイバを介して入力された前記連続光及び前記制御信号光を分波し、前記連続光を前記光変調器に出力するとともに前記制御信号光を前記光電変換素子に出力する第２光合分波器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電界計測装置。
【請求項４】
前記第１光路分岐部は、前記第１光合分波器を介して前記連続光を出力するとともに、前記第１光合分波器を介して前記変調光を入力し、
前記第２光路分岐部は、前記第２光合分波器を介して前記連続光を入力するとともに、前記第２光合分波器を介して前記変調光を出力することを特徴とする請求項３に記載の電界計測装置。
【請求項５】
前記第１光源は低コヒーレント光源であり、
前記光ファイバはシングルモードファイバであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電界計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波暗室に設置された被測定装置から放射される微弱な電磁波を測定するための電界計測装置がある。例えば、特許文献１には、電波暗室に設置されるヘッド部と、測定室に設置されるコントローラ部と、を備える電界計測装置が記載されている。この電界計測装置では、コントローラ部は、光ファイバを介して連続光をヘッド部に伝送している。また、ヘッド部は、アンテナの近傍に配置され、アンテナからの出力信号によって連続光を変調し、変調光を他の光ファイバを介してコントローラ部に伝送している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ヘッド部とコントローラ部とは離れて配置されている。また、放射ノイズ（ＥＭＩ）の測定中では、ヘッド部はアンテナとともに上下に動くので、光ファイバの長さは、ヘッド部とコントローラ部との距離よりも大きくする必要がある。このため、ヘッド部とコントローラ部とを接続する光ファイバの長さはゆとりを持っており、３０ｍ以上になることがある。特許文献１に記載の電界測定装置では、複数本の長い光ファイバが用いられることから、測定中のヘッド部の上下動等によって光ファイバ同士が絡まるおそれがある。光ファイバ同士が絡まることで光ファイバに大きな曲率が発生したり、大きなストレスが加わることで光ファイバを伝播する変調信号の強度が変化し、正確な測定ができないことがある。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、測定精度を向上可能な構造を有する電界計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る電界計測装置は、検出された電磁波の電界強度に応じた検出信号に基づいて連続光を変調して変調光を出力するヘッド部と、連続光を出力するとともに、変調光に基づいて電磁波の電界強度を示す測定信号を出力するコントローラ部と、ヘッド部とコントローラ部とを接続する１本の光ファイバと、を備える。コントローラ部は、連続光を出力する第１光源と、変調光を受光して測定信号を出力する受光素子と、第１光源から出力される連続光を光ファイバを介してヘッド部に出力するとともに、光ファイバを介してヘッド部から入力される変調光を受光素子に出力する第１光路分岐部と、を備える。ヘッド部は、検出信号に基づいて連続光を変調して変調光を出力する光変調器と、光ファイバを介してコントローラ部から入力される連続光を光変調器に出力するとともに、光変調器から出力される変調光を光ファイバを介してコントローラ部に出力する第２光路分岐部と、を備える。
【０００７】
このような電界計測装置では、コントローラ部が第１光路分岐部を備えることにより、第１光源から出力される連続光が光ファイバを介してヘッド部に出力されるとともに、光ファイバを介してヘッド部から入力される変調光が受光素子に出力される。また、ヘッド部が第２光路分岐部を備えることにより、光ファイバを介してコントローラ部から入力される連続光が光変調器に出力されるとともに、光変調器から出力される変調光が光ファイバを介してコントローラ部に出力される。このように、コントローラ部が第１光路分岐部を備え、ヘッド部が第２光路分岐部を備えることによって、コントローラ部からヘッド部への連続光の伝送と、ヘッド部からコントロール部への変調光の伝送と、を１本の光ファイバによって行うことができる。このため、ヘッド部とコントローラ部とを接続する光ファイバの本数を低減することができる。その結果、ヘッド部とコントローラ部とを接続する光ファイバの絡まりを低減でき、測定精度を向上することが可能となる。
【０００８】
本発明の他の側面に係る電界計測装置では、第１光路分岐部及び第２光路分岐部は、サーキュレータまたはカプラであってもよい。この場合、コントローラ部及びヘッド部がサーキュレータまたはカプラを備えることによって、コントローラ部からヘッド部への連続光の伝送と、ヘッド部からコントロール部への変調光の伝送と、を１本の光ファイバによって行うことができる。このため、ヘッド部とコントローラ部とを接続する光ファイバの本数を低減することができる。その結果、ヘッド部とコントローラ部とを接続する光ファイバの絡まりを低減でき、測定精度を向上することが可能となる。
【０００９】
本発明の他の側面に係る電界計測装置では、コントローラ部は、制御信号光を出力する第２光源と、変調光に基づいて、光変調器の動作点を調整するための制御信号光を第２光源に出力させるバイアス制御回路と、第１光源から出力された連続光及び第２光源から出力された制御信号光を合波し、光ファイバを介してヘッド部に出力する第１光合分波器と、をさらに備えてもよい。ヘッド部は、制御信号光を制御信号に変換する光電変換素子と、制御信号に応じて光変調器の動作点を調整するためのバイアス信号を光変調器に供給するバイアス回路と、光ファイバを介して入力した連続光及び制御信号光を分波し、連続光を光変調器に出力するとともに制御信号光を光電変換素子に出力する第２光合分波器と、をさらに備えてもよい。この場合、連続光及び変調光に加えて制御信号光を光ファイバを介してヘッド部とコントローラ部との間で送受信することによって、配線の増加を抑えながら、光変調器の動作点の調整を行うことができる。このため、光変調器の動作点の調整を行う場合においても、ヘッド部とコントローラ部とを接続する光ファイバの絡まりを低減でき、測定精度を向上することが可能となる。
【００１０】
本発明の他の側面に係る電界計測装置では、第１光路分岐部は、第１光合分波器を介して連続光を出力するとともに、第１光合分波器を介して変調光を入力してもよく、第２光路分岐部は、第２光合分波器を介して連続光を入力するとともに、第２光合分波器を介して変調光を出力してもよい。この場合、第１光路分岐部と光ファイバとの間に第１光合分波器が設けられ、第２光路分岐部と光ファイバとの間に第２光合分波器が設けられている。このため、第１光路分岐部及び第２光路分岐部には、連続光及び変調光に用いられる１つの波長の光しか入出力されないので、それぞれの光路分岐部にバイアス制御信号に用いられる波長まで使用可能な広帯域の光デバイスを用いる必要がなくなる。
【００１１】
本発明の他の側面に係る電界計測装置では、第１光源は低コヒーレント光源であってもよい。この場合、連続光は低コヒーレント光となるので、光ファイバとして偏波保持ファイバよりも安価なシングルモードファイバが用いられ得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、測定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る電界計測装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、一実施形態に係る電界計測装置の構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、電界計測装置１は、被測定装置（不図示）から放射される電磁波を測定するための装置であって、ヘッド部２０と、コントローラ部４０と、を備えている。ヘッド部２０は、アンテナ１０とともに電波暗室に設置され、コントローラ部４０は、測定器６０とともに測定室に設置される。また、被測定装置は電波暗室に設置される。
【００１６】
ここで、電波暗室は、被測定装置から放射される電磁波を検出するためのエリアであって、例えば外部からの電磁波が遮断された空間である。電波暗室は、オープンサイトなどであってもよい。また、本実施形態ではアンテナの設置場所が電波暗室の例で説明するが、これに限定されない。測定室は、電波暗室において検出された電磁波を計測するためのエリアであって、被測定装置から放射される電磁波によって計測に障害が生じないエリアである。測定室は、例えば電波暗室の外部、被測定装置から十分離れた場所、または、被測定装置から放射される電磁波の漏出を遮断した空間などである。
【００１７】
ヘッド部２０には、アンテナ１０が接続されている。アンテナ１０は、被測定装置から放射される電磁波を受信する。アンテナ１０は、受信した電磁波の電界強度に応じた電気信号である検出信号Ｓａをヘッド部２０に出力する。
【００１８】
ヘッド部２０は、検出信号Ｓａに基づいて連続光Ｌ１を変調して変調光Ｌ２を出力する。ヘッド部２０は、アンプ２１と、合波器２２と、光変調器２３と、サーキュレータ２４（第２光路分岐部）と、光合分波器２５（第２光合分波器）と、Ｏ／Ｅ変換器２６（光電変換素子）と、バイアス回路２７と、バッテリー２８と、を備えている。
【００１９】
アンプ２１は、アンテナ１０から出力される検出信号Ｓａを増幅する回路であって、バッテリー２８から電力供給を受けて駆動する。アンプ２１は、増幅した検出信号Ｓａを合波器２２に出力する。
【００２０】
合波器２２は、アンプ２１から出力される検出信号Ｓａと、バイアス回路２７から出力されるバイアス信号Ｓｂとを合波する回路である。合波器２２は、合波した電気信号を変調信号Ｓｍｄとして光変調器２３に出力する。
【００２１】
光変調器２３は、合波器２２から出力される変調信号Ｓｍｄを光信号に変換するデバイスであって、例えばマッハツェンダ型の光変調器である。光変調器２３は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの電気光学効果を奏する誘電体材料から構成されている。光変調器２３は、検出信号Ｓａに基づいて連続光Ｌ１を変調し、変調光Ｌ２を出力する。具体的に説明すると、光変調器２３は、コントローラ部４０から出力される連続光Ｌ１を、光ファイバＦ１、光合分波器２５及びサーキュレータ２４を介して入力する。また、光変調器２３は、合波器２２から出力される変調信号Ｓｍｄで連続光Ｌ１を変調し、変調した光である変調光Ｌ２をサーキュレータ２４、光合分波器２５及び光ファイバＦ１を介してコントローラ部４０に出力する。また、変調信号Ｓｍｄには、バイアス回路２７によって出力されるバイアス信号Ｓｂが含まれており、バイアス信号Ｓｂによって光変調器２３の動作点（バイアス点）が定められる。
【００２２】
サーキュレータ２４は、第１端子２４ａ、第２端子２４ｂ及び第３端子２４ｃを有し、第１端子２４ａに入力する光を第２端子２４ｂから出力し、第３端子２４ｃに入力する光を第１端子２４ａから出力する光学素子である。サーキュレータ２４の第１端子２４ａは、光合分波器２５に接続され、サーキュレータ２４の第２端子２４ｂは、光変調器２３の入力端に接続され、サーキュレータ２４の第３端子２４ｃは、光変調器２３の出力端に接続されている。サーキュレータ２４は、光合分波器２５から出力される連続光Ｌ１を第１端子２４ａに入力して第２端子２４ｂから光変調器２３の入力端に出力する。サーキュレータ２４は、光変調器２３から出力される変調光Ｌ２を第３端子２４ｃに入力して第１端子２４ａから光合分波器２５に出力する。
【００２３】
光合分波器２５は、互いに異なる波長を有する光を合波、または、互いに異なる波長を有する光に分波する光学素子であって、例えばＷＤＭ（Wavelength  Division  Multiplexing）カプラである。光合分波器２５の第１端子２５ａには、光ファイバＦ１が接続され、光合分波器２５の第２端子２５ｂは、サーキュレータ２４の第１端子２４ａに接続され、光合分波器２５の第３端子２５ｃは、Ｏ／Ｅ変換器２６に接続されている。光合分波器２５は、光ファイバＦ１から出力される連続光Ｌ１及び制御信号光Ｌ３を第１端子２５ａに入力して、連続光Ｌ１を第２端子２５ｂからサーキュレータ２４に出力し、制御信号光Ｌ３を第３端子２５ｃからＯ／Ｅ変換器２６に出力する。つまり、光合分波器２５は、光ファイバＦ１を介して入力された連続光Ｌ１及び制御信号光Ｌ３を分波し、連続光Ｌ１を光変調器２３に出力するとともに制御信号光Ｌ３をＯ／Ｅ変換器２６に出力する。また、光合分波器２５は、サーキュレータ２４から出力される変調光Ｌ２を第２端子２５ｂに入力して、変調光Ｌ２を第１端子２５ａから光ファイバＦ１に出力する。
【００２４】
Ｏ／Ｅ変換器２６は、光信号を電気信号に変換するためのデバイスであって、例えばフォトダイオードである。Ｏ／Ｅ変換器２６は、光合分波器２５によって出力される制御信号光Ｌ３を電気信号に変換し、制御信号Ｓｐｄとしてバイアス回路２７に出力する。
【００２５】
バイアス回路２７は、Ｏ／Ｅ変換器２６によって出力される制御信号Ｓｐｄに応じて、バイアス信号Ｓｂを合波器２２を介して光変調器２３に供給する。バイアス信号Ｓｂは、光変調器２３の動作点を調整するための信号であって、ＤＣ電圧であるバイアス電圧Ｖｂを有している。
【００２６】
バッテリー２８は、ＤＣ電源であって、アンプ２１及びバイアス回路２７のそれぞれに電力を供給する。
【００２７】
コントローラ部４０は、連続光Ｌ１を出力するとともに、変調光Ｌ２に基づいて電磁波の電界強度を示す測定信号Ｓｍを出力する。コントローラ部４０は、光源制御回路４１と、光源４２（第１光源）と、サーキュレータ４３（第１光路分岐部）と、光合分波器４４（第１光合分波器）と、受光素子４５と、フィルタ４６と、アンプ４７と、受光素子４８と、バイアス制御回路４９と、Ｅ／Ｏ変換器５０（第２光源）と、を備えている。
【００２８】
光源制御回路４１は、光源４２を駆動する回路である。光源制御回路４１は、光源４２に連続光Ｌ１を出力させるよう制御を行う。
【００２９】
光源４２は、連続光Ｌ１を出力する光源であって、例えばレーザダイオードである。連続光Ｌ１は、一定のレベルの連続光であって、第１波長を有する。第１波長は例えば１．５５μｍである。光源４２は、サーキュレータ４３、光合分波器４４及び光ファイバＦ１を介して、ヘッド部２０に連続光Ｌ１を出力する。
【００３０】
サーキュレータ４３は、第１端子４３ａ、第２端子４３ｂ及び第３端子４３ｃを有し、第１端子４３ａに入力する光を第２端子４３ｂから出力し、第２端子４３ｂに入力する光を第３端子４３ｃから出力する光学素子である。サーキュレータ４３の第１端子４３ａは、光源４２に接続され、サーキュレータ４３の第２端子４３ｂは、光合分波器４４に接続され、サーキュレータ４３の第３端子４３ｃは、受光素子４５及び受光素子４８に接続されている。サーキュレータ４３は、光源４２から出力される連続光Ｌ１を第１端子４３ａに入力して第２端子４３ｂから光合分波器４４に出力する。サーキュレータ４３は、光合分波器４４から出力される変調光Ｌ２を第２端子４３ｂに入力して第３端子４３ｃから出力する。
【００３１】
光合分波器４４は、互いに異なる波長を有する光を合波、または、互いに異なる波長を有する光に分波する光学素子であって、例えばＷＤＭカプラである。光合分波器４４の第１端子４４ａは、サーキュレータ４３の第２端子４３ｂに接続され、光合分波器４４の第２端子４４ｂには、光ファイバＦ１が接続され、光合分波器４４の第３端子４４ｃは、Ｅ／Ｏ変換器５０に接続されている。光合分波器４４は、サーキュレータ４３によって出力される連続光Ｌ１を第１端子４４ａに入力して、連続光Ｌ１を第２端子４４ｂから光ファイバＦ１に出力する。光合分波器４４は、Ｅ／Ｏ変換器５０によって出力される制御信号光Ｌ３を第３端子４４ｃに入力して、制御信号光Ｌ３を第２端子４４ｂから光ファイバＦ１に出力する。つまり、光合分波器４４は、光源４２から出力された連続光Ｌ１及びＥ／Ｏ変換器５０から出力された制御信号光Ｌ３を合波し、光ファイバＦ１を介してヘッド部２０に出力する。また、光合分波器４４は、光ファイバＦ１から出力される変調光Ｌ２を第２端子４４ｂに入力して、変調光Ｌ２を第１端子４４ａからサーキュレータ４３に出力する。
【００３２】
受光素子４５は、光信号を電気信号に変換するためのデバイスであって、例えばフォトダイオードである。受光素子４５は、サーキュレータ４３によって出力される変調光Ｌ２の一部である信号光Ｌ２１の光強度を電気信号に変換し、変換した電気信号をフィルタ４６及びアンプ４７を介して外部の測定器６０に測定信号Ｓｍとして出力する。
【００３３】
フィルタ４６は、例えばハイパスフィルタであり、信号光Ｌ２１に含まれる不要な周波数成分を遮断する。アンプ４７は、フィルタ４６を通過した信号を増幅する。測定器６０は、例えば、アンテナ１０で受信した電磁波の強度等を測定するための装置である。
【００３４】
受光素子４８は、光信号を電気信号に変換するためのデバイスであって、例えばフォトダイオードである。受光素子４８は、サーキュレータ４３によって出力される変調光Ｌ２の一部である信号光Ｌ２２の光強度を電気信号に変換し、変換した電気信号をバイアス制御回路４９に出力する。
【００３５】
バイアス制御回路４９は、光変調器２３の動作点を制御（バイアス制御）する回路である。バイアス制御回路４９は、バイアス回路２７を制御するためのバイアス制御信号を生成する。バイアス制御回路４９は、受光素子４８によって検出される光強度の平均値が一定の値となるように、バイアス制御信号の電圧値を調整する。バイアス制御回路４９は、バイアス制御信号を駆動信号ＳｄとしてＥ／Ｏ変換器５０に出力する。つまり、バイアス制御回路４９は、変調光Ｌ２に基づいて、光変調器２３の動作点を調整するための制御信号光Ｌ３をＥ／Ｏ変換器５０に出力させる。バイアス制御回路４９は、例えば、コントローラ部４０が起動してからコントローラ部４０が停止するまでの間、光変調器２３のバイアス制御を連続的に行っている。
【００３６】
Ｅ／Ｏ変換器５０は、電気信号を光信号に変換するためのデバイスであって、例えば発光ダイオード（Light  Emitting  Diode：ＬＥＤ）である。Ｅ／Ｏ変換器５０は、バイアス制御回路４９によって出力される駆動信号Ｓｄに応じて制御信号光Ｌ３を出力する。制御信号光Ｌ３は、連続光Ｌ１の第１波長と異なる波長の第２波長を有する。第２波長は例えば１．３１μｍである。Ｅ／Ｏ変換器５０は、バイアス制御回路４９によって出力される駆動信号Ｓｄに応じて制御信号光Ｌ３を生成し、光合分波器４４及び光ファイバＦ１を介して制御信号光Ｌ３をヘッド部２０に出力する。なお、変調光Ｌ２への影響を少なくするため、制御信号光Ｌ３の光強度は、変調光Ｌ２の光強度の１００分の１程度に設定されている。
【００３７】
光ファイバＦ１は、コントローラ部４０とヘッド部２０とを接続する１本の光ファイバであって、例えば偏波保持ファイバ（Polarization  Maintaining  Fiber：ＰＭＦ）である。光ファイバＦ１は、コントローラ部４０からヘッド部２０に連続光Ｌ１及び制御信号光Ｌ３を伝送するとともに、ヘッド部２０からコントローラ部４０に変調光Ｌ２を伝送する。
【００３８】
次に、電界計測装置１の動作を説明する。測定開始前において、光源制御回路４１は、光源４２を制御して連続光Ｌ１を出力させており、光変調器２３のバイアス制御が連続的に行われている。具体的に説明すると、光源４２から出力された連続光Ｌ１は、サーキュレータ４３の第１端子４３ａに入力し、第２端子４３ｂから光合分波器４４に出力される。そして、連続光Ｌ１は、光合分波器４４の第１端子４４ａに入力し、第２端子４４ｂから光ファイバＦ１に出力される。続いて、連続光Ｌ１は、光ファイバＦ１を伝搬して光合分波器２５の第１端子２５ａに入力し、第２端子２５ｂからサーキュレータ２４に出力される。そして、連続光Ｌ１は、サーキュレータ２４の第１端子２４ａに入力し、第２端子２４ｂから光変調器２３の入力端に出力される。
【００３９】
光変調器２３は、合波器２２から出力された変調信号Ｓｍｄに応じて連続光Ｌ１を変調し、変調した連続光Ｌ１を変調光Ｌ２としてサーキュレータ２４の第３端子２４ｃに出力する。変調光Ｌ２は、サーキュレータ２４の第３端子２４ｃに入力し、第１端子２４ａから光合分波器２５に出力される。そして、変調光Ｌ２は、光合分波器２５の第２端子２５ｂに入力し、第１端子２５ａから光ファイバＦ１に出力される。続いて、変調光Ｌ２は、光ファイバＦ１を伝搬して光合分波器４４の第２端子４４ｂに入力し、第１端子４４ａからサーキュレータ４３に出力される。そして、変調光Ｌ２は、サーキュレータ４３の第２端子４３ｂに入力し、第３端子４３ｃから出力されて信号光Ｌ２１と信号光Ｌ２２とに分岐される。受光素子４８は、信号光Ｌ２２を電気信号に変換し、変換した電気信号をバイアス制御回路４９に出力する。バイアス制御回路４９は、光変調器２３の動作点が変調曲線における最大値と最小値との中点となるように、バイアス制御信号を生成する。そして、バイアス制御回路４９は、バイアス制御信号を駆動信号ＳｄとしてＥ／Ｏ変換器５０に出力する。
【００４０】
Ｅ／Ｏ変換器５０は、駆動信号Ｓｄに応じて制御信号光Ｌ３を出力する。Ｅ／Ｏ変換器５０から出力された制御信号光Ｌ３は、光合分波器４４の第３端子４４ｃに入力し、第２端子４４ｂから光ファイバＦ１に出力される。続いて、制御信号光Ｌ３は、光ファイバＦ１を伝搬して光合分波器２５の第１端子２５ａに入力し、第３端子２５ｃからＯ／Ｅ変換器２６に出力される。Ｏ／Ｅ変換器２６は、制御信号光Ｌ３に含まれる光信号を制御信号Ｓｐｄに変換し、制御信号Ｓｐｄをバイアス回路２７に出力する。
【００４１】
バイアス回路２７は、制御信号Ｓｐｄに応じてバイアス信号Ｓｂを合波器２２に出力する。そして、合波器２２は、バイアス信号Ｓｂを変調信号Ｓｍｄとして光変調器２３に出力する。このようにして、最適な動作点を維持するようにバイアス信号Ｓｂが調整される。この光変調器２３のバイアス制御は、測定開始前から行われてもよく、その後はコントローラ部４０が停止するまでの間、連続的に行われてもよい。
【００４２】
続いて、測定開始以降の電界計測装置１の動作を説明する。測定者は不図示の入力部を用いて、被測定装置の電磁波の測定を開始するための指示をコントローラ部４０に出力する。この指示に応じて、アンテナ１０及びヘッド部２０が上下動し、被測定装置からの電磁波をアンテナ１０が検出する。アンテナ１０は、被測定装置から放射された電磁波を受信し、検出信号Ｓａをアンプ２１に出力する。そして、アンプ２１は、検出信号Ｓａを増幅し、増幅した検出信号Ｓａを合波器２２に出力する。合波器２２は、アンプ２１によって増幅された検出信号Ｓａと、バイアス回路２７から出力されたバイアス信号Ｓｂと、を合波し、変調信号Ｓｍｄとして光変調器２３に出力する。
【００４３】
光変調器２３は、合波器２２によって合成された変調信号Ｓｍｄに応じて連続光Ｌ１を変調し、変調した連続光Ｌ１を変調光Ｌ２としてサーキュレータ２４の第３端子２４ｃに出力する。変調光Ｌ２は、サーキュレータ２４の第３端子２４ｃに入力し、第１端子２４ａから光合分波器２５に出力される。そして、変調光Ｌ２は、光合分波器２５の第２端子２５ｂに入力し、第１端子２５ａから光ファイバＦ１に出力される。続いて、変調光Ｌ２は、光ファイバＦ１を伝搬して光合分波器４４の第２端子４４ｂに入力し、第１端子４４ａからサーキュレータ４３に出力される。そして、変調光Ｌ２は、サーキュレータ４３の第２端子４３ｂに入力し、第３端子４３ｃから出力されて信号光Ｌ２１と信号光Ｌ２２とに分岐される。
【００４４】
受光素子４５は、信号光Ｌ２１を電気信号に変換し、変換した電気信号をフィルタ４６を介してアンプ４７に出力する。アンプ４７は、受光素子４５によって出力された電気信号の高周波成分を増幅し、増幅した電気信号を測定信号Ｓｍとして測定器６０に出力する。そして、測定器６０は、測定信号Ｓｍに基づいて電磁波の強度等を測定する。信号光Ｌ２２に基づく処理については、上述のとおりであるので、ここでは説明を省略する。このようにして、電界計測装置１を用いて、被測定装置の電磁波の測定を行う。
【００４５】
以上のように、電界計測装置１では、ヘッド部２０がサーキュレータ２４を備えることにより、光ファイバＦ１を介してコントローラ部４０から入力される連続光Ｌ１が光変調器２３に出力されるとともに、光変調器２３から出力される変調光Ｌ２が光ファイバＦ１を介してコントローラ部４０に出力される。また、コントローラ部４０がサーキュレータ４３を備えることにより、光源４２から出力される連続光Ｌ１が光ファイバＦ１を介してヘッド部２０に出力されるとともに、光ファイバＦ１を介してヘッド部２０から入力される変調光Ｌ２が受光素子４５及び受光素子４８に出力される。このように、ヘッド部２０がサーキュレータ２４を備え、コントローラ部４０がサーキュレータ４３を備えることによって、コントローラ部４０からヘッド部２０への連続光Ｌ１の伝送と、ヘッド部２０からコントローラ部４０への変調光Ｌ２の伝送と、を１本の光ファイバＦ１によって行うことができる。このため、ヘッド部２０とコントローラ部４０とを接続する光ファイバの本数を低減することができる。その結果、ヘッド部２０とコントローラ部４０とを接続する光ファイバＦ１の絡まりを低減でき、測定精度を向上することが可能となる。
【００４６】
また、電界計測装置１では、コントローラ部４０は、Ｅ／Ｏ変換器５０と、変調光Ｌ２に基づいて、光変調器２３の動作点を調整するための制御信号光Ｌ３をＥ／Ｏ変換器５０に出力させるバイアス制御回路４９と、光源４２から出力された連続光Ｌ１及びＥ／Ｏ変換器５０から出力された制御信号光Ｌ３を合波し、光ファイバＦ１を介してヘッド部２０に出力する光合分波器２５と、を備えている。ヘッド部２０は、制御信号光Ｌ３を制御信号Ｓｐｄに変換するＯ／Ｅ変換器２６と、制御信号Ｓｐｄに応じて光変調器２３の動作点を調整するためのバイアス信号Ｓｂを光変調器２３に供給するバイアス回路２７と、光ファイバＦ１を介して入力した連続光Ｌ１及び制御信号光Ｌ３を分波し、連続光Ｌ１を光変調器２３に出力するとともに制御信号光Ｌ３をＯ／Ｅ変換器２６に出力する光合分波器２５と、を備えている。このため、連続光Ｌ１及び変調光Ｌ２に加えて制御信号光Ｌ３を光ファイバＦ１を介してヘッド部２０とコントローラ部４０との間で伝送することができ、光ファイバの本数を増加することなく、光変調器２３のバイアス制御を行うことができる。
【００４７】
また、電界計測装置１では、サーキュレータ２４と光ファイバＦ１との間に光合分波器２５が設けられ、サーキュレータ４３と光ファイバＦ１との間に光合分波器４４が設けられている。すなわち、サーキュレータ２４は、光合分波器２５を介して第１端子２４ａに入力された連続光Ｌ１を第２端子２４ｂから出力するとともに、第３端子２４ｃに入力された変調光Ｌ２を第１端子２４ａから光合分波器２５に出力している。サーキュレータ４３は、第１端子４３ａに入力された連続光Ｌ１を第２端子４３ｂから光合分波器４４に出力するとともに、光合分波器４４を介して第２端子４３ｂに入力された変調光Ｌ２を第３端子４３ｃから出力している。このため、サーキュレータ２４及びサーキュレータ４３は、連続光Ｌ１及び変調光Ｌ２の光路を循環すればよいので、サーキュレータ２４及びサーキュレータ４３は、第１波長の光を循環できればよい。その結果、サーキュレータ２４及びサーキュレータ４３には、バイアス制御信号に用いられる第２波長まで使用可能な広帯域且つ高価な光デバイスを用いないことも可能である。
【００４８】
被測定装置の電磁波の測定中においては、ヘッド部２０はアンテナ１０とともに上下動する。このため、ヘッド部２０とコントローラ部４０とを接続する光ファイバの長さはゆとりを持っており、光ファイバは床等の上に這い回されている。したがって、ヘッド部２０とコントローラ部４０とを接続する光ファイバの本数を低減することにより、光ファイバが占めるスペースを低減でき、例えば光ファイバが踏まれる等して断線される可能性を低減することができる。このように、光ファイバの取り扱いの容易化が可能となる。また、長い光ファイバは高価であるので、その本数を減らすことでコストダウンも可能となる。
【００４９】
なお、本発明に係る電界計測装置は上記実施形態に限定されない。例えば、電界計測装置１は、アンテナで受信した電磁波を検出するものであればよく、例えば衛星用のパラボラアンテナを用いて屋外で受信するシステム及びＲＯＦ（Radio  over  fiber）システムなど電界計測装置全般に適用され得る。また、電界計測装置１は、衛星からの電波を受信するための受信機、及び、電波望遠鏡等に適用され得る。これらの目的で使用する場合、ヘッド部２０は電波暗室等のような室内ではなく、屋外に設置されることもある。
【００５０】
また、サーキュレータ２４は、光ファイバＦ１を介してコントローラ部４０から入力される連続光Ｌ１を光変調器２３に出力するとともに、光変調器２３から出力される変調光Ｌ２を光ファイバＦ１を介してコントローラ部４０に出力可能な光学素子であればよく、サーキュレータ２４に代えて光カプラとしてもよい。同様に、サーキュレータ４３は、光源４２から出力される連続光Ｌ１を光ファイバＦ１を介してヘッド部２０に出力するとともに、光ファイバＦ１を介してヘッド部２０から入力される変調光Ｌ２を受光素子４５及び受光素子４８に出力可能な光学素子であればよく、サーキュレータ４３に代えて光カプラとしてもよい。
【００５１】
上記実施形態では、サーキュレータ２４と光ファイバＦ１との間に光合分波器２５が設けられているが、これに限られない。例えば、サーキュレータ２４の第２端子２４ｂと光変調器２３の入力端との間に光合分波器２５を設けてもよい。この場合、サーキュレータ２４は、光ファイバＦ１を介して第１端子２４ａに入力された連続光Ｌ１及び制御信号光Ｌ３を、第２端子２４ｂから出力するとともに、第３端子２４ｃに入力された変調光Ｌ２を第１端子２４ａから光ファイバＦ１に出力する。このため、サーキュレータ２４は、第１波長の光及び第２波長の光の２つの波長に対応している必要がある。
【００５２】
同様に、サーキュレータ４３と光ファイバＦ１との間に光合分波器４４が設けられているが、これに限られない。例えば、光源４２とサーキュレータ４３の第１端子４３ａとの間に光合分波器４４を設けてもよい。この場合、サーキュレータ４３は、第１端子４３ａに入力された連続光Ｌ１及び制御信号光Ｌ３を第２端子４３ｂから光ファイバＦ１に出力するとともに、光ファイバＦ１を介して第２端子４３ｂに入力された変調光Ｌ２を第３端子４３ｃから出力する。このため、サーキュレータ４３は、第１波長の光及び第２波長の光の２つの波長に対応している必要がある。
【００５３】
光源４２はＡＳＥ（Amplified  Spontaneous  Emission）光源等のような低コヒーレント光源としてもよい。この場合、光ファイバＦ１はシングルモードファイバとすることができる。シングルモードファイバは、偏波保持ファイバよりも安価であるので、コストダウンが可能となる。
【００５４】
また、光変調器２３のバイアス制御は必須ではない。光変調器２３のバイアス制御を行わない場合、ヘッド部２０において、合波器２２、光合分波器２５、Ｏ／Ｅ変換器２６及びバイアス回路２７は省略され得る。また、光変調器２３のバイアス制御を行わない場合、コントローラ部４０において、光合分波器４４、受光素子４８、バイアス制御回路４９及びＥ／Ｏ変換器５０は省略され得る。
【００５５】
また、光変調器２３は、反射型の光導波路を有する光変調器としてもよい。この場合、サーキュレータ２４は省略され得る。
【００５６】
また、上記実施形態では、バッテリー２８はヘッド部２０の内部に設けられているが、ヘッド部２０の外部に設けられてもよい。また、光源４２としてＬＤ等の偏光依存性を有する光源を用いる場合、連続光Ｌ１が導波する光ファイバのみ偏波保持ファイバとし、それ以外の光ファイバはシングルモードファイバのような偏波保持機能を有さない光ファイバとしてもよい。これにより高価な偏波保持ファイバの使用を低減することができ、コストを低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本実施形態によれば、測定精度を向上可能な電界計測装置を提供できる。
【符号の説明】
【００５８】
１…電界計測装置、２０…ヘッド部、２３…光変調器、２４…サーキュレータ（第２光路分岐部）、２５…光合分波器（第２光合分波器）、２６…Ｏ／Ｅ変換器（光電変換素子）、２７…バイアス回路、４０…コントローラ部、４２…光源（第１光源）、４３…サーキュレータ（第１光路分岐部）、４４…光合分波器（第１光合分波器）、４５…受光素子、４９…バイアス制御回路、５０…Ｅ／Ｏ変換器（第２光源）、Ｆ１…光ファイバ、Ｌ１…連続光、Ｌ２…変調光、Ｌ３…制御信号光、Ｓａ…検出信号、Ｓｂ…バイアス信号、Ｓｍ…測定信号、Ｓｐｄ…制御信号。
【図１】
2014190803.tif 000003