光ファイバ型電流センサ
【課題】１つの光源を複数種類の用途に用いることを実現した光ファイバ型電流センサを提供することを目的とする。
【解決手段】光ファイバ型電流センサ１０は、光源１１が接続された光ファイバ１２を備えている。光ファイバ１２は、分岐部１２ａから分岐した測定用光ファイバ部１２ｂを有しており、光源１１からの光が測定用光ファイバ部１２ｂに分岐される。測定用光ファイバ部１２ｂには、通過する光を直線偏光に変換する偏光フィルタ２１と、ブラッグ波長の光を反射するＦＢＧ２２とが設けられており、これらを含む範囲が被測定回路１５の近傍に配置される。偏光フィルタ２１を通過した直線偏光は被測定回路１５の電流が発生させる磁界が及ぼすファラデー効果によって偏波面を回転される。ＦＢＧ２２が反射したブラッグ波長の光は再び偏光フィルタ２１を通過し、直線偏光に変換されてから測定機１４に導かれる。
【解決手段】光ファイバ型電流センサ１０は、光源１１が接続された光ファイバ１２を備えている。光ファイバ１２は、分岐部１２ａから分岐した測定用光ファイバ部１２ｂを有しており、光源１１からの光が測定用光ファイバ部１２ｂに分岐される。測定用光ファイバ部１２ｂには、通過する光を直線偏光に変換する偏光フィルタ２１と、ブラッグ波長の光を反射するＦＢＧ２２とが設けられており、これらを含む範囲が被測定回路１５の近傍に配置される。偏光フィルタ２１を通過した直線偏光は被測定回路１５の電流が発生させる磁界が及ぼすファラデー効果によって偏波面を回転される。ＦＢＧ２２が反射したブラッグ波長の光は再び偏光フィルタ２１を通過し、直線偏光に変換されてから測定機１４に導かれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバを利用して導体に流れる電流を測定する光ファイバ型電流センサの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、導体を流れる電流を測定するために、ファラデー効果を利用して電流を測定する光ファイバ型電流センサが用いられる。ファラデー効果とは、磁界中に配置された媒質に直線偏光を伝播させると直線偏光の偏波面が磁界の強さに比例して回転する現象であり、光ファイバ型電流センサでは、光ファイバそのものが媒質として磁界中に配置される。磁界の強さは、磁界を発生させる電流の大きさに比例するため、偏波面の回転角度に基づいて電流を求めることが可能となる。
【０００３】
例えば特許文献１に記載されている光ファイバ型電流センサは、電流が流れる導体の周囲に配置されるセンサ用光ファイバと、第１の導波路及び第２の導波路が形成された光部品とを備えている。光部品の第１の導波路には光源とセンサ用光ファイバの一端とが接続されており、光源から発せられた光が、第１の導波路に設けられた偏光子によって直線偏光に変換されてからセンサ用光ファイバを通過する。
【０００４】
一方、光部品の第２の導波路にはセンサ用光ファイバの他端と一対の受光器とが接続されており、センサ用光ファイバを通過する際にファラデー効果によって回転した直線偏光が、第２の導波路に設けられた偏光分離子によって２つの直線偏光に分離されてから各受光器に導かれる。各受光器は、導かれた直線偏光の強度をそれぞれ測定しており、これらの強度から算出される偏波面の回転角度に基づいて導体を流れる電流の大きさが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、光ファイバは、複数の波長の光を同時に伝送することが可能である。また、光ファイバは、例えば被測定物のひずみ、振動あるいは温度等、電流以外の物理量を測定するためのセンサとして適用することが可能である。このような特性から、近年、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両内に、光ファイバを介して各種センサや車両の制御機器等を接続したセンサネットワークを構築することが注目されている。光ファイバに複数の波長の光を入射し、各波長を複数個所の電流測定や電流以外の物理量測定、あるいは測定した物理量以外の情報伝達に振り分ければ、車両内に１本の光ファイバを敷設するだけでセンサネットワークを構築できる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の光ファイバ型電流センサでは、波長１．５５μｍの光を発する単波長光源が用いられており、１つの光源で一箇所の電流測定のみを行う構成となっている。そのため、この光ファイバ型電流センサは、センサ用光ファイバに入射される光の波長を選択する手段を備えておらず、仮に複数の波長の光を発する光源を用いたとしても、各波長を異なる用途に振り分けることが不可能となっている。すなわち、特許文献１に記載の光ファイバ型電流センサでは、１つの光源を複数種類の用途に用いることができず、上述したようなセンサネットワークに適用しようとする場合、用途の数に応じた複数の光源を必要とするという問題点を有していた。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、１つの光源を複数種類の用途に用いることを実現した光ファイバ型電流センサ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】
【０００９】
この発明に係る光ファイバ型電流センサは、被測定回路の電流を測定するセンサであって、光ファイバと、光を直線偏光に変換する偏光手段とを備え、偏光手段は光ファイバと連結して設けられ、光ファイバには、入射光が伝播する方向における偏光手段の下流側にＦＢＧが設けられることを特徴とするものである。
【００１０】
まず、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）とは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）で変化させた回折格子であって、光ファイバへの入射光に対し、グレーティング周期に応じた特定の波長（ブラッグ波長）の光を反射し、残りの光を透過するという特性を有する。
【００１１】
光ファイバに入射された光は、偏光手段を通過する際に直線偏光に変換される。次いで、直線偏光の偏波面は、被測定電流が発生させる磁界が及ぼすファラデー効果により、磁界の強さに応じた角度で回転する。このように、直線偏光に変換された後に偏波面が回転した入射光のうち、ブラッグ波長の光はＦＢＧによって反射され、再び偏光手段を通過する。その際、ＦＢＧが反射した光は再び直線偏光に変換されるため、入射時の光の強度と反射時の光の強度との間には、偏波面の回転角度に応じた強度差が生じる。すなわち、この強度差に基づいて偏波面の回転角度を求めることが可能であり、求めた回転角度から被測定電流が求められる。
【００１２】
ここで、上述したように、ＦＢＧはブラッグ波長の光を反射し、残りの波長の光を透過するという特性を有している。つまり、光ファイバへの入射光の光源として、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有する広帯域の光を発する機器を用いれば、ブラッグ波長の光のみを電流測定に利用し、残りの波長の光を他の用途に利用することができる。したがって、光ファイバ型電流センサにおいて、１つの光源を複数種類の用途に用いることが可能となる。
【００１３】
尚、光ファイバは、光ファイバから分岐された測定用光ファイバ部を有し、偏光手段及びＦＢＧは、測定用光ファイバ部に直列に設けられてもよい。
また、被測定回路の電流が発生させる磁界によって直線偏光の偏波面を回転させるファラデー効果を利用して、被測定回路の電流を測定してもよく、ＦＢＧが反射した光に基づいて、被測定回路の電流を測定してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、光ファイバ型電流センサにおいて、１つの光源が発する光を複数種類の用途に用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサにおけるＦＢＧの構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサにおける偏光手段の作用を説明するために光の振動方向と強度とを示した概略図であり、（ａ）は偏光手段を通過する前の光、（ｂ）は偏光手段及び磁界を通過する光、（ｃ）はＦＢＧに反射されてから偏光手段を通過する光を示す。
【図４】この発明の実施の形態２に係る光ファイバ型電流センサの構成を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサの構成を示す概略図である。
【図６】実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサを用いた被測定電流の測定方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサ１０の構成を概略的に示す。
光ファイバ型電流センサ１０は、一端に光源１１が接続された光ファイバ１２を備えている。また、光ファイバ１２は、その分岐部１２ａから分岐された測定用光ファイバ部１２ｂを有している。光源１１から発せられた光は、光ファイバ１２内を矢印Ａで示される方向に伝播するとともに、矢印Ｂで示されるように分岐部１２ａで分岐されて測定用光ファイバ部１２ｂ内を伝播する。尚、光源１１から発せられた光は、分岐部１２ａにおいて予め設定されている所定の強度比で分岐される。
【００１７】
光源１１と分岐部１２ａとの間にはサーキュレータ１３が設けられており、このサーキュレータ１３には、分岐用光ファイバ１２ｃを介して測定機１４が接続されている。サーキュレータ１３は、光源１１から光ファイバ１２に入射された光を矢印Ａで示される方向に通過させるとともに、後述するＦＢＧ２２が光源１１側に向かって反射した反射光を、矢印Ｃで示すように測定機１４に導く光学部品である。また、測定機１４は、例えば複眼の光学素子であるＭＯＳやＣＣＤ等を用いてＦＢＧ２２からの反射光を受け取るとともに、受け取った反射光の強度を測定可能となっている。
【００１８】
測定用光ファイバ部１２ｂの途中には、通過する光を直線偏光に変換する偏光手段である偏光フィルタ２１が設けられている。また、矢印Ｂで示される光の伝播方向における偏光フィルタ２１の下流側には、偏光フィルタ２１を通過した光のうち、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長の光を反射するＦＢＧ２２が、偏光フィルタ２１と連結して設けられている。偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が直列に設けられている測定用光ファイバ部１２ｂは、導体としての被測定回路１５を流れる電流を測定するためのものであり、少なくとも偏光フィルタ２１の下流側の部位からＦＢＧ２２が位置する部位までを含む範囲が、被測定回路１５を流れる被測定電流によって発生する磁界中に配置される。すなわち、偏光フィルタ２１を通過してＦＢＧ２２に達する光には、被測定回路１５の電流が発生させた磁界によるファラデー効果が作用する。尚、この実施の形態１における測定用光ファイバ部１２ｂは、矢印Ｂで示される光の伝播方向におけるＦＢＧ２２の下流側で切断されている。
【００１９】
次に、図２を用いてＦＢＧ２２の構成について説明する。測定用光ファイバ部１２ｂは、分岐部１２ａ（図１参照）で分岐された光である入射光Ｌ１が伝播するコア２３ａと、コア２３ａの外周部を覆うクラッド２３ｂとを有している。ＦＢＧ２２は、コア２３ａの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）Λで変化させた回折格子であって、例えばコア２３ａに紫外線等を照射することによって形成される。また、ＦＢＧ２２のブラッグ波長はグレーティング周期Λに応じて決まる値となっており、ＦＢＧ２２は、入射光Ｌ１に対してブラッグ波長の光を反射光Ｌ２として反射するとともに、残りの波長の光を透過光Ｌ３として透過する。また、図２には示されていないが、光ファイバ１２及び分岐用光ファイバ１２ｃ（図１参照）も測定用光ファイバ部１２ｂと同様に、コア２３ａ及びクラッド２３ｂを有する構成となっている。
【００２０】
図１に戻って、光源１１は、波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎの光を含み、且つＦＢＧ２２の反射スペクトルを帯域幅に含む広帯域の光を発する機器であり、例えば白色光を発するＬＥＤ等が光源１１として用いられる。尚、光源１１から発せられる白色光とは、紫外線（不可視）、紫色〜赤色に対応する波長の光（可視）および赤外線（不可視）が連続的につながったスペクトルを示す光を指す。すなわち、光源１１から入射されて光ファイバ１２及び測定用光ファイバ部１２ｂを伝播する光は無色の光のみに限定されるものではなく、そのスペクトルの帯域幅に応じた様々な色の光を含み得る。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサ１０を用いて被測定回路１５を流れる電流を測定する方法について説明する。
図１に示すように、まず、測定用光ファイバ部１２ｂにおいて偏光フィルタ２１の下流側の部位からＦＢＧ２２が位置する部位にわたる範囲が被測定回路１５の近傍に配置され、光源１１から発せられた光が光ファイバ１２に入射される。光ファイバ１２に入射された光はサーキュレータ１３を通過し、次いで、分岐部１２ａにおいて所定の強度比で分岐され、光ファイバ１２内（矢印Ａ参照）と測定用光ファイバ部１２ｂ内（矢印Ｂ参照）とを伝播する。被測定回路１５の周囲には、流れている電流による磁界が発生しており、測定用光ファイバ部１２ｂのうち被測定回路１５の近傍に配置された部位が、この磁界中に位置している。
【００２２】
分岐部１２ａにおいて測定用光ファイバ部１２ｂ側に分岐した光は、偏光フィルタ２１を通過する。ここで、図３（ａ）に概略的に示すように、測定用光ファイバ部１２ｂ内を伝播する光Ｌａは様々な方向に所定の強度Ｆ１で振動しており、その偏波面も様々な方向に傾いている。このような光Ｌａが偏光フィルタ２１を通過する際、図３（ｂ）に示すように振動方向が一定、すなわち偏波面の傾きが一定で且つ強度がＦ１である直線偏光Ｌｂに変換される。尚、偏光フィルタ２１は、通過する光の振動方向を図３における上下方向に偏光する。偏光フィルタ２１を通過した直線偏光Ｌｂの偏波面は、被測定回路１５（図１参照）を流れる電流が発生させる磁界のファラデー効果により、符号Ｌｂ’で示すように磁界の強さに応じた角度αだけ回転する。
【００２３】
ファラデー効果によって偏波面が回転した直線偏光Ｌｂ’は、ＦＢＧ２２（図１参照）に入射される。ここで、光源１１が発する光は波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎの光を含み、且つＦＢＧ２２の反射スペクトルをその帯域幅に含んでいる。すなわち、ＦＢＧに入射される直線偏光Ｌｂ’も、これらの波長を含むとともにＦＢＧ２２の反射スペクトルを帯域幅に含んでいる。したがって、例えばＦＢＧ２２のブラッグ波長をλ３とした場合、ＦＢＧ２２は波長λ３の光を反射（図１の矢印Ｄ参照）するとともに、残りの波長の光を透過する。図２を用いて説明すると、波長λ１〜λｎの光が入射光Ｌ１に相当し、波長λ３の光がＦＢＧ２２からの反射光Ｌ２に相当する。また、波長λ１，λ２，λ４〜λｎの光は透過光Ｌ３としてＦＢＧ２２を通過する。
【００２４】
ＦＢＧ２２が反射した波長λ３の光は、測定用光ファイバ部１２ｂ内を逆行して再び偏光フィルタ２１を通過する（図１参照）。ここで、ＦＢＧ２２に入射された光は、ファラデー効果によって偏波面が角度α回転した直線偏光Ｌｂ’（図３（ｂ）参照）であるため、ＦＢＧ２２が反射した波長λ３の光も、その偏波面が角度α傾いた状態となっている。すなわち、ＦＢＧ２２からの反射光が偏光フィルタ２１を通過する際、図３（ｃ）に示すように、偏光フィルタ２１によって再び直線偏光Ｌｂ”に変換される。したがって、ＦＢＧ２２への入射時の直線偏光Ｌｂ’の強度Ｆ１と、ＦＢＧ２２からの反射時の直線偏光Ｌｂ”の強度Ｆ２との間には強度差が生じる。
【００２５】
図１に戻って、ＦＢＧ２２に反射されて偏光フィルタ２１を通過した強度Ｆ２の直線偏光Ｌｂ”は、分岐部１２ａを通ってサーキュレータ１３に達し、分岐用光ファイバ１２ｃを介して測定機１４に導かれる。測定機１４は、光源１１が発した光の強度と、光源１１から発せられて測定用光ファイバ部１２ｂ側に分岐された光の強度Ｆ１とを内部情報として有している。この強度Ｆ１と、受け取った反射光の強度Ｆ２とを対比することにより、磁界のファラデー効果による偏波面の回転角度αが算出される。上述したように、ファラデー効果による偏波面の回転角度αは、被測定回路１５を流れる電流が発生させる磁界の強さに応じたものとなっている。また、この磁界の強さは、被測定回路１５の電流の大きさに応じたものとなっている。つまり、測定機１４は、算出した回転角度αに基づいて被測定回路１５を流れる電流の大きさを導き出す。
【００２６】
ここで、光源１１が発する波長λ１〜λｎの光は、電流を測定するための測定用光ファイバ部１２ｂ内だけではなく、光ファイバ１２における分岐部１２ａの下流側にも伝播する。また、測定機１４は、ＦＢＧ２２からの反射光の強度に基づいて、被測定回路１５を流れる電流を測定している。すなわち、光ファイバ型電流センサ１０が電流の大きさを測定するために利用しているのは特定の波長の光、すなわちＦＢＧ２２のブラッグ波長λ３の光のみとなっている。
【００２７】
したがって、光ファイバ型電流センサ１０では、光ファイバ１２内を伝播する波長λ１〜λｎの光のうちＦＢＧ２２のブラッグ波長λ３を除いた波長の光を、被測定回路１５を流れる電流の測定以外の用途に用いることが可能となっている。尚、このような用途としては、被測定回路１５以外の導体を流れる電流の測定や、例えば被測定物のひずみ、振動、温度等、電流以外の物理量の測定、あるいは測定した物理量以外の情報伝達が挙げられる。
【００２８】
このように、光ファイバ１２の測定用光ファイバ部１２ｂに入射された光を直線偏光に変換する偏光フィルタ２１を備えた光ファイバ型電流センサ１０において、測定用光ファイバ部１２ｂへの入射光が伝播する方向における偏光フィルタ２１の下流側にＦＢＧ２２を設けたので、ＦＢＧ２２のブラッグ波長の光のみを電流測定用として用いることが可能となる。すなわち、光ファイバ１２内を伝播する光のうちＦＢＧ２２のブラッグ波長とは異なる波長の光を、被測定回路１５以外の導体を流れる電流の測定や電流以外の物理量測定、あるいは測定した物理量以外の情報伝達に振り分けることが可能となる。したがって、光ファイバ型電流センサ１０において、１つの光源１１を複数種類の用途に用いることが可能となる。尚、複数種類の用途とは、例えば複数の箇所の電流を測定する電流センサに用いる場合や、電流センサ及び電圧センサ等の複数種類のセンサに用いる場合を含む。
【００２９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る光ファイバ型電流センサについて説明する。この実施の形態２に係る光ファイバ型電流センサは、実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサ１０における偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が、光ファイバ１２から分岐した測定用光ファイバ部１２ｂに設けられていたのに対し、測定用光ファイバ部１２ｂを用いることなく電流の測定を行うように構成したものである。尚、以下に説明する各実施の形態において、図１〜３に示される符号と同一の符号は同一または同様の構成要素であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
図４に示すように、光ファイバ型電流センサ３０は、一端側に光源１１が接続された一本の光ファイバ３１を備えており、光ファイバ３１の途中に設けられたサーキュレータ１３に測定機１４が接続されている。また、光ファイバ３１において、光源１１から入射された光が伝播する方向（矢印Ａ参照）におけるサーキュレータ１３の下流側には、実施の形態１と同様の偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が設けられている。被測定回路１５の近傍には、偏光フィルタ２１の下流側の部位からＦＢＧ２２が位置する部位にわたる範囲が配置され、被測定回路１５の電流が発生させる磁界中に位置している。その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００３１】
以上のように構成される光ファイバ型電流センサ３０において、光源１１から光ファイバ３１に光が入射されると、実施の形態１と同様に、入射された光が偏光フィルタ２１によって直線偏光に変換される。次いで、偏光フィルタ２１によって変換された直線偏光は、被測定電流が発生させた磁界のファラデー効果によって偏波面を回転されてからＦＢＧ２２に入射され、ＦＢＧ２２は、入射された波長λ１〜λｎの光のうち、ブラッグ波長λ３の光を反射する。
【００３２】
ＦＢＧ２２からの反射光は、偏光フィルタ２１を矢印Ａで示される方向とは逆方向に通過する際に再び直線偏光に変換されるため、光源１１が発した光の強度と、ＦＢＧ２２から反射された光の強度との間に差異が生じる。測定機１４は、実施の形態１と同様に、これらの光の強度の差異に基づいて直線偏光の回転角度を算出し、電流の大きさを導き出す。また、ＦＢＧ２２に入射された光のうち、ブラッグ波長λ３を除いた波長の光は下流側に透過されるため、これらの波長の光を、被測定回路１５を流れる電流の測定以外の用途に用いることができる。このように、一本の光ファイバ３１に偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２を設けて被測定回路１５の電流を測定するように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３３】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサについて説明する。この実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサは、実施の形態１における測定機１４が光ファイバ１２において光源１１側に接続されていたのに対し、測定機１４を光源１１とは反対側となる端部に接続するように構成したものである。
図５に示すように、光ファイバ型電流センサ４０における光ファイバ１２の一端には光源１１が接続されており、他端には測定機１４が接続されている。また、光ファイバ１２の途中にはサーキュレータ４１が設けられており、このサーキュレータ４１に測定用光ファイバ部１２ｂが接続されている。測定用光ファイバ部１２ｂには、実施の形態１と同様に偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が設けられている。
【００３４】
サーキュレータ４１は、光源１１から光ファイバ１２に入射された光を矢印Ａで示される方向に通過させるとともに、矢印Ｂで示されるように測定用光ファイバ部１２ｂに分岐させる。また、サーキュレータ４１は、ＦＢＧ２２が反射した光を矢印Ｅで示される方向、すなわち矢印Ａで示される方向に伝播する光に合流させる方向に通過させる。つまり、光ファイバ型電流センサ４０は、サーキュレータ４１を通過して光ファイバ１２内を伝播する波長λ１〜λｎの光と、ＦＢＧ２２が反射したブラッグ波長λ３の光とを測定機１４が受け取るように構成されている。また、測定機１４は光源１１が発する光の強度、光ファイバ１２側を伝播する光の強度、及び測定用光ファイバ部１２ｂ側を伝播する光の強度を内部情報として有している。その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００３５】
次に、この実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサ４０を用いて被測定回路１５を流れる電流を測定する方法について説明する。
光源１１から光ファイバ１２に入射された光はサーキュレータ４１によって所定の強度比で分岐され、光ファイバ１２内と測定用光ファイバ部１２ｂ内とを伝播する。測定用光ファイバ部１２ｂ内を伝播する光は、偏光フィルタ２１を通過する際に直線偏光に変換され、次いで、被測定回路１５を流れる電流が発生させる磁界のファラデー効果によって偏波面を回転されてからＦＢＧ２２に入射される。
【００３６】
ＦＢＧ２２は、入射された光のうちブラッグ波長λ３の光を反射し、この反射光が偏光フィルタ２１を通過する際に直線偏光に変換される。この際、実施の形態１と同様に、ＦＢＧ２２に入射される直線偏光Ｌｂ’の強度Ｆ１と、ＦＢＧ２２に反射されて偏光フィルタ２１を通過した直線偏光Ｌｂ”の強度Ｆ２との間に強度差が生じる（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）。サーキュレータ４１は、ＦＢＧ２２からの反射光を光ファイバ１２側に分岐された光に合流させ、これらの光が測定機１４に導かれる。
【００３７】
ここで、光ファイバ１２側に分岐された光は、波長λ１〜λｎの光を含んでおり、ＦＢＧ２２からの反射光はブラッグ波長λ３の光となっている。そのため、図６に示すように、測定機１４が受け取る光のスペクトルは、波長λ３における強度がＦＢＧ２２からの反射光の分だけ突出した形状となる。光源１１が発する光の強度をＦ０、光ファイバ１２側に分岐された光の強度をＦ３としてより具体的に説明すると、測定機１４が受け取る光のスペクトルにおいて、波長λ１，λ２，λ４〜λｎの光の強度はＦ３となり、波長λ３の光の強度はＦ２＋Ｆ３となる。尚、ＦＢＧ２２からの反射光の強度は偏光フィルタ２１を通過した際に小さくなっているため、図６における波長λ３の光の強度Ｆ２＋Ｆ３は、光源１１が発した光の強度Ｆ０より小さい値となる。
【００３８】
測定機１４は、図６に示されるスペクトルの光を受け取ると各波長の光の強度を測定し、波長λ３の光の強度とその他の波長の光の強度とを対比して、ファラデー効果による偏波面の回転角度α（図３（ｂ）参照）を算出する。また、測定機１４は、算出された回転角度αに基づいて被測定回路１５の電流の大きさを導き出す。このように、測定機１４は受け取った光の波長を相対的に対比して電流を算出するため、光源１１から発せられてから測定機１４に達するまでの間における光の強度の劣化を考慮することなく、電流の測定を行うことが可能となる。尚、このような光の強度の劣化が起こる原因としては、電流を測定する際の周囲温度や、経年変化による光ファイバの特性劣化等が挙げられる。
【００３９】
このように、光ファイバ１２の一端側に光源１１を接続し、他端側に測定機１４を接続した光ファイバ型電流センサ４０を構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０，３０，４０ 光ファイバ型電流センサ、１２，３１ 光ファイバ、１２ｂ 測定用光ファイバ部、１５ 被測定回路、２１ 偏光フィルタ（偏光手段）、２２ ＦＢＧ、Ｌ１ 入射光。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバを利用して導体に流れる電流を測定する光ファイバ型電流センサの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、導体を流れる電流を測定するために、ファラデー効果を利用して電流を測定する光ファイバ型電流センサが用いられる。ファラデー効果とは、磁界中に配置された媒質に直線偏光を伝播させると直線偏光の偏波面が磁界の強さに比例して回転する現象であり、光ファイバ型電流センサでは、光ファイバそのものが媒質として磁界中に配置される。磁界の強さは、磁界を発生させる電流の大きさに比例するため、偏波面の回転角度に基づいて電流を求めることが可能となる。
【０００３】
例えば特許文献１に記載されている光ファイバ型電流センサは、電流が流れる導体の周囲に配置されるセンサ用光ファイバと、第１の導波路及び第２の導波路が形成された光部品とを備えている。光部品の第１の導波路には光源とセンサ用光ファイバの一端とが接続されており、光源から発せられた光が、第１の導波路に設けられた偏光子によって直線偏光に変換されてからセンサ用光ファイバを通過する。
【０００４】
一方、光部品の第２の導波路にはセンサ用光ファイバの他端と一対の受光器とが接続されており、センサ用光ファイバを通過する際にファラデー効果によって回転した直線偏光が、第２の導波路に設けられた偏光分離子によって２つの直線偏光に分離されてから各受光器に導かれる。各受光器は、導かれた直線偏光の強度をそれぞれ測定しており、これらの強度から算出される偏波面の回転角度に基づいて導体を流れる電流の大きさが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、光ファイバは、複数の波長の光を同時に伝送することが可能である。また、光ファイバは、例えば被測定物のひずみ、振動あるいは温度等、電流以外の物理量を測定するためのセンサとして適用することが可能である。このような特性から、近年、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両内に、光ファイバを介して各種センサや車両の制御機器等を接続したセンサネットワークを構築することが注目されている。光ファイバに複数の波長の光を入射し、各波長を複数個所の電流測定や電流以外の物理量測定、あるいは測定した物理量以外の情報伝達に振り分ければ、車両内に１本の光ファイバを敷設するだけでセンサネットワークを構築できる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の光ファイバ型電流センサでは、波長１．５５μｍの光を発する単波長光源が用いられており、１つの光源で一箇所の電流測定のみを行う構成となっている。そのため、この光ファイバ型電流センサは、センサ用光ファイバに入射される光の波長を選択する手段を備えておらず、仮に複数の波長の光を発する光源を用いたとしても、各波長を異なる用途に振り分けることが不可能となっている。すなわち、特許文献１に記載の光ファイバ型電流センサでは、１つの光源を複数種類の用途に用いることができず、上述したようなセンサネットワークに適用しようとする場合、用途の数に応じた複数の光源を必要とするという問題点を有していた。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、１つの光源を複数種類の用途に用いることを実現した光ファイバ型電流センサ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】
【０００９】
この発明に係る光ファイバ型電流センサは、被測定回路の電流を測定するセンサであって、光ファイバと、光を直線偏光に変換する偏光手段とを備え、偏光手段は光ファイバと連結して設けられ、光ファイバには、入射光が伝播する方向における偏光手段の下流側にＦＢＧが設けられることを特徴とするものである。
【００１０】
まず、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）とは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）で変化させた回折格子であって、光ファイバへの入射光に対し、グレーティング周期に応じた特定の波長（ブラッグ波長）の光を反射し、残りの光を透過するという特性を有する。
【００１１】
光ファイバに入射された光は、偏光手段を通過する際に直線偏光に変換される。次いで、直線偏光の偏波面は、被測定電流が発生させる磁界が及ぼすファラデー効果により、磁界の強さに応じた角度で回転する。このように、直線偏光に変換された後に偏波面が回転した入射光のうち、ブラッグ波長の光はＦＢＧによって反射され、再び偏光手段を通過する。その際、ＦＢＧが反射した光は再び直線偏光に変換されるため、入射時の光の強度と反射時の光の強度との間には、偏波面の回転角度に応じた強度差が生じる。すなわち、この強度差に基づいて偏波面の回転角度を求めることが可能であり、求めた回転角度から被測定電流が求められる。
【００１２】
ここで、上述したように、ＦＢＧはブラッグ波長の光を反射し、残りの波長の光を透過するという特性を有している。つまり、光ファイバへの入射光の光源として、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有する広帯域の光を発する機器を用いれば、ブラッグ波長の光のみを電流測定に利用し、残りの波長の光を他の用途に利用することができる。したがって、光ファイバ型電流センサにおいて、１つの光源を複数種類の用途に用いることが可能となる。
【００１３】
尚、光ファイバは、光ファイバから分岐された測定用光ファイバ部を有し、偏光手段及びＦＢＧは、測定用光ファイバ部に直列に設けられてもよい。
また、被測定回路の電流が発生させる磁界によって直線偏光の偏波面を回転させるファラデー効果を利用して、被測定回路の電流を測定してもよく、ＦＢＧが反射した光に基づいて、被測定回路の電流を測定してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、光ファイバ型電流センサにおいて、１つの光源が発する光を複数種類の用途に用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサにおけるＦＢＧの構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサにおける偏光手段の作用を説明するために光の振動方向と強度とを示した概略図であり、（ａ）は偏光手段を通過する前の光、（ｂ）は偏光手段及び磁界を通過する光、（ｃ）はＦＢＧに反射されてから偏光手段を通過する光を示す。
【図４】この発明の実施の形態２に係る光ファイバ型電流センサの構成を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサの構成を示す概略図である。
【図６】実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサを用いた被測定電流の測定方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサ１０の構成を概略的に示す。
光ファイバ型電流センサ１０は、一端に光源１１が接続された光ファイバ１２を備えている。また、光ファイバ１２は、その分岐部１２ａから分岐された測定用光ファイバ部１２ｂを有している。光源１１から発せられた光は、光ファイバ１２内を矢印Ａで示される方向に伝播するとともに、矢印Ｂで示されるように分岐部１２ａで分岐されて測定用光ファイバ部１２ｂ内を伝播する。尚、光源１１から発せられた光は、分岐部１２ａにおいて予め設定されている所定の強度比で分岐される。
【００１７】
光源１１と分岐部１２ａとの間にはサーキュレータ１３が設けられており、このサーキュレータ１３には、分岐用光ファイバ１２ｃを介して測定機１４が接続されている。サーキュレータ１３は、光源１１から光ファイバ１２に入射された光を矢印Ａで示される方向に通過させるとともに、後述するＦＢＧ２２が光源１１側に向かって反射した反射光を、矢印Ｃで示すように測定機１４に導く光学部品である。また、測定機１４は、例えば複眼の光学素子であるＭＯＳやＣＣＤ等を用いてＦＢＧ２２からの反射光を受け取るとともに、受け取った反射光の強度を測定可能となっている。
【００１８】
測定用光ファイバ部１２ｂの途中には、通過する光を直線偏光に変換する偏光手段である偏光フィルタ２１が設けられている。また、矢印Ｂで示される光の伝播方向における偏光フィルタ２１の下流側には、偏光フィルタ２１を通過した光のうち、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長の光を反射するＦＢＧ２２が、偏光フィルタ２１と連結して設けられている。偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が直列に設けられている測定用光ファイバ部１２ｂは、導体としての被測定回路１５を流れる電流を測定するためのものであり、少なくとも偏光フィルタ２１の下流側の部位からＦＢＧ２２が位置する部位までを含む範囲が、被測定回路１５を流れる被測定電流によって発生する磁界中に配置される。すなわち、偏光フィルタ２１を通過してＦＢＧ２２に達する光には、被測定回路１５の電流が発生させた磁界によるファラデー効果が作用する。尚、この実施の形態１における測定用光ファイバ部１２ｂは、矢印Ｂで示される光の伝播方向におけるＦＢＧ２２の下流側で切断されている。
【００１９】
次に、図２を用いてＦＢＧ２２の構成について説明する。測定用光ファイバ部１２ｂは、分岐部１２ａ（図１参照）で分岐された光である入射光Ｌ１が伝播するコア２３ａと、コア２３ａの外周部を覆うクラッド２３ｂとを有している。ＦＢＧ２２は、コア２３ａの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）Λで変化させた回折格子であって、例えばコア２３ａに紫外線等を照射することによって形成される。また、ＦＢＧ２２のブラッグ波長はグレーティング周期Λに応じて決まる値となっており、ＦＢＧ２２は、入射光Ｌ１に対してブラッグ波長の光を反射光Ｌ２として反射するとともに、残りの波長の光を透過光Ｌ３として透過する。また、図２には示されていないが、光ファイバ１２及び分岐用光ファイバ１２ｃ（図１参照）も測定用光ファイバ部１２ｂと同様に、コア２３ａ及びクラッド２３ｂを有する構成となっている。
【００２０】
図１に戻って、光源１１は、波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎの光を含み、且つＦＢＧ２２の反射スペクトルを帯域幅に含む広帯域の光を発する機器であり、例えば白色光を発するＬＥＤ等が光源１１として用いられる。尚、光源１１から発せられる白色光とは、紫外線（不可視）、紫色〜赤色に対応する波長の光（可視）および赤外線（不可視）が連続的につながったスペクトルを示す光を指す。すなわち、光源１１から入射されて光ファイバ１２及び測定用光ファイバ部１２ｂを伝播する光は無色の光のみに限定されるものではなく、そのスペクトルの帯域幅に応じた様々な色の光を含み得る。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサ１０を用いて被測定回路１５を流れる電流を測定する方法について説明する。
図１に示すように、まず、測定用光ファイバ部１２ｂにおいて偏光フィルタ２１の下流側の部位からＦＢＧ２２が位置する部位にわたる範囲が被測定回路１５の近傍に配置され、光源１１から発せられた光が光ファイバ１２に入射される。光ファイバ１２に入射された光はサーキュレータ１３を通過し、次いで、分岐部１２ａにおいて所定の強度比で分岐され、光ファイバ１２内（矢印Ａ参照）と測定用光ファイバ部１２ｂ内（矢印Ｂ参照）とを伝播する。被測定回路１５の周囲には、流れている電流による磁界が発生しており、測定用光ファイバ部１２ｂのうち被測定回路１５の近傍に配置された部位が、この磁界中に位置している。
【００２２】
分岐部１２ａにおいて測定用光ファイバ部１２ｂ側に分岐した光は、偏光フィルタ２１を通過する。ここで、図３（ａ）に概略的に示すように、測定用光ファイバ部１２ｂ内を伝播する光Ｌａは様々な方向に所定の強度Ｆ１で振動しており、その偏波面も様々な方向に傾いている。このような光Ｌａが偏光フィルタ２１を通過する際、図３（ｂ）に示すように振動方向が一定、すなわち偏波面の傾きが一定で且つ強度がＦ１である直線偏光Ｌｂに変換される。尚、偏光フィルタ２１は、通過する光の振動方向を図３における上下方向に偏光する。偏光フィルタ２１を通過した直線偏光Ｌｂの偏波面は、被測定回路１５（図１参照）を流れる電流が発生させる磁界のファラデー効果により、符号Ｌｂ’で示すように磁界の強さに応じた角度αだけ回転する。
【００２３】
ファラデー効果によって偏波面が回転した直線偏光Ｌｂ’は、ＦＢＧ２２（図１参照）に入射される。ここで、光源１１が発する光は波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎの光を含み、且つＦＢＧ２２の反射スペクトルをその帯域幅に含んでいる。すなわち、ＦＢＧに入射される直線偏光Ｌｂ’も、これらの波長を含むとともにＦＢＧ２２の反射スペクトルを帯域幅に含んでいる。したがって、例えばＦＢＧ２２のブラッグ波長をλ３とした場合、ＦＢＧ２２は波長λ３の光を反射（図１の矢印Ｄ参照）するとともに、残りの波長の光を透過する。図２を用いて説明すると、波長λ１〜λｎの光が入射光Ｌ１に相当し、波長λ３の光がＦＢＧ２２からの反射光Ｌ２に相当する。また、波長λ１，λ２，λ４〜λｎの光は透過光Ｌ３としてＦＢＧ２２を通過する。
【００２４】
ＦＢＧ２２が反射した波長λ３の光は、測定用光ファイバ部１２ｂ内を逆行して再び偏光フィルタ２１を通過する（図１参照）。ここで、ＦＢＧ２２に入射された光は、ファラデー効果によって偏波面が角度α回転した直線偏光Ｌｂ’（図３（ｂ）参照）であるため、ＦＢＧ２２が反射した波長λ３の光も、その偏波面が角度α傾いた状態となっている。すなわち、ＦＢＧ２２からの反射光が偏光フィルタ２１を通過する際、図３（ｃ）に示すように、偏光フィルタ２１によって再び直線偏光Ｌｂ”に変換される。したがって、ＦＢＧ２２への入射時の直線偏光Ｌｂ’の強度Ｆ１と、ＦＢＧ２２からの反射時の直線偏光Ｌｂ”の強度Ｆ２との間には強度差が生じる。
【００２５】
図１に戻って、ＦＢＧ２２に反射されて偏光フィルタ２１を通過した強度Ｆ２の直線偏光Ｌｂ”は、分岐部１２ａを通ってサーキュレータ１３に達し、分岐用光ファイバ１２ｃを介して測定機１４に導かれる。測定機１４は、光源１１が発した光の強度と、光源１１から発せられて測定用光ファイバ部１２ｂ側に分岐された光の強度Ｆ１とを内部情報として有している。この強度Ｆ１と、受け取った反射光の強度Ｆ２とを対比することにより、磁界のファラデー効果による偏波面の回転角度αが算出される。上述したように、ファラデー効果による偏波面の回転角度αは、被測定回路１５を流れる電流が発生させる磁界の強さに応じたものとなっている。また、この磁界の強さは、被測定回路１５の電流の大きさに応じたものとなっている。つまり、測定機１４は、算出した回転角度αに基づいて被測定回路１５を流れる電流の大きさを導き出す。
【００２６】
ここで、光源１１が発する波長λ１〜λｎの光は、電流を測定するための測定用光ファイバ部１２ｂ内だけではなく、光ファイバ１２における分岐部１２ａの下流側にも伝播する。また、測定機１４は、ＦＢＧ２２からの反射光の強度に基づいて、被測定回路１５を流れる電流を測定している。すなわち、光ファイバ型電流センサ１０が電流の大きさを測定するために利用しているのは特定の波長の光、すなわちＦＢＧ２２のブラッグ波長λ３の光のみとなっている。
【００２７】
したがって、光ファイバ型電流センサ１０では、光ファイバ１２内を伝播する波長λ１〜λｎの光のうちＦＢＧ２２のブラッグ波長λ３を除いた波長の光を、被測定回路１５を流れる電流の測定以外の用途に用いることが可能となっている。尚、このような用途としては、被測定回路１５以外の導体を流れる電流の測定や、例えば被測定物のひずみ、振動、温度等、電流以外の物理量の測定、あるいは測定した物理量以外の情報伝達が挙げられる。
【００２８】
このように、光ファイバ１２の測定用光ファイバ部１２ｂに入射された光を直線偏光に変換する偏光フィルタ２１を備えた光ファイバ型電流センサ１０において、測定用光ファイバ部１２ｂへの入射光が伝播する方向における偏光フィルタ２１の下流側にＦＢＧ２２を設けたので、ＦＢＧ２２のブラッグ波長の光のみを電流測定用として用いることが可能となる。すなわち、光ファイバ１２内を伝播する光のうちＦＢＧ２２のブラッグ波長とは異なる波長の光を、被測定回路１５以外の導体を流れる電流の測定や電流以外の物理量測定、あるいは測定した物理量以外の情報伝達に振り分けることが可能となる。したがって、光ファイバ型電流センサ１０において、１つの光源１１を複数種類の用途に用いることが可能となる。尚、複数種類の用途とは、例えば複数の箇所の電流を測定する電流センサに用いる場合や、電流センサ及び電圧センサ等の複数種類のセンサに用いる場合を含む。
【００２９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る光ファイバ型電流センサについて説明する。この実施の形態２に係る光ファイバ型電流センサは、実施の形態１に係る光ファイバ型電流センサ１０における偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が、光ファイバ１２から分岐した測定用光ファイバ部１２ｂに設けられていたのに対し、測定用光ファイバ部１２ｂを用いることなく電流の測定を行うように構成したものである。尚、以下に説明する各実施の形態において、図１〜３に示される符号と同一の符号は同一または同様の構成要素であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
図４に示すように、光ファイバ型電流センサ３０は、一端側に光源１１が接続された一本の光ファイバ３１を備えており、光ファイバ３１の途中に設けられたサーキュレータ１３に測定機１４が接続されている。また、光ファイバ３１において、光源１１から入射された光が伝播する方向（矢印Ａ参照）におけるサーキュレータ１３の下流側には、実施の形態１と同様の偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が設けられている。被測定回路１５の近傍には、偏光フィルタ２１の下流側の部位からＦＢＧ２２が位置する部位にわたる範囲が配置され、被測定回路１５の電流が発生させる磁界中に位置している。その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００３１】
以上のように構成される光ファイバ型電流センサ３０において、光源１１から光ファイバ３１に光が入射されると、実施の形態１と同様に、入射された光が偏光フィルタ２１によって直線偏光に変換される。次いで、偏光フィルタ２１によって変換された直線偏光は、被測定電流が発生させた磁界のファラデー効果によって偏波面を回転されてからＦＢＧ２２に入射され、ＦＢＧ２２は、入射された波長λ１〜λｎの光のうち、ブラッグ波長λ３の光を反射する。
【００３２】
ＦＢＧ２２からの反射光は、偏光フィルタ２１を矢印Ａで示される方向とは逆方向に通過する際に再び直線偏光に変換されるため、光源１１が発した光の強度と、ＦＢＧ２２から反射された光の強度との間に差異が生じる。測定機１４は、実施の形態１と同様に、これらの光の強度の差異に基づいて直線偏光の回転角度を算出し、電流の大きさを導き出す。また、ＦＢＧ２２に入射された光のうち、ブラッグ波長λ３を除いた波長の光は下流側に透過されるため、これらの波長の光を、被測定回路１５を流れる電流の測定以外の用途に用いることができる。このように、一本の光ファイバ３１に偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２を設けて被測定回路１５の電流を測定するように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３３】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサについて説明する。この実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサは、実施の形態１における測定機１４が光ファイバ１２において光源１１側に接続されていたのに対し、測定機１４を光源１１とは反対側となる端部に接続するように構成したものである。
図５に示すように、光ファイバ型電流センサ４０における光ファイバ１２の一端には光源１１が接続されており、他端には測定機１４が接続されている。また、光ファイバ１２の途中にはサーキュレータ４１が設けられており、このサーキュレータ４１に測定用光ファイバ部１２ｂが接続されている。測定用光ファイバ部１２ｂには、実施の形態１と同様に偏光フィルタ２１及びＦＢＧ２２が設けられている。
【００３４】
サーキュレータ４１は、光源１１から光ファイバ１２に入射された光を矢印Ａで示される方向に通過させるとともに、矢印Ｂで示されるように測定用光ファイバ部１２ｂに分岐させる。また、サーキュレータ４１は、ＦＢＧ２２が反射した光を矢印Ｅで示される方向、すなわち矢印Ａで示される方向に伝播する光に合流させる方向に通過させる。つまり、光ファイバ型電流センサ４０は、サーキュレータ４１を通過して光ファイバ１２内を伝播する波長λ１〜λｎの光と、ＦＢＧ２２が反射したブラッグ波長λ３の光とを測定機１４が受け取るように構成されている。また、測定機１４は光源１１が発する光の強度、光ファイバ１２側を伝播する光の強度、及び測定用光ファイバ部１２ｂ側を伝播する光の強度を内部情報として有している。その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００３５】
次に、この実施の形態３に係る光ファイバ型電流センサ４０を用いて被測定回路１５を流れる電流を測定する方法について説明する。
光源１１から光ファイバ１２に入射された光はサーキュレータ４１によって所定の強度比で分岐され、光ファイバ１２内と測定用光ファイバ部１２ｂ内とを伝播する。測定用光ファイバ部１２ｂ内を伝播する光は、偏光フィルタ２１を通過する際に直線偏光に変換され、次いで、被測定回路１５を流れる電流が発生させる磁界のファラデー効果によって偏波面を回転されてからＦＢＧ２２に入射される。
【００３６】
ＦＢＧ２２は、入射された光のうちブラッグ波長λ３の光を反射し、この反射光が偏光フィルタ２１を通過する際に直線偏光に変換される。この際、実施の形態１と同様に、ＦＢＧ２２に入射される直線偏光Ｌｂ’の強度Ｆ１と、ＦＢＧ２２に反射されて偏光フィルタ２１を通過した直線偏光Ｌｂ”の強度Ｆ２との間に強度差が生じる（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）。サーキュレータ４１は、ＦＢＧ２２からの反射光を光ファイバ１２側に分岐された光に合流させ、これらの光が測定機１４に導かれる。
【００３７】
ここで、光ファイバ１２側に分岐された光は、波長λ１〜λｎの光を含んでおり、ＦＢＧ２２からの反射光はブラッグ波長λ３の光となっている。そのため、図６に示すように、測定機１４が受け取る光のスペクトルは、波長λ３における強度がＦＢＧ２２からの反射光の分だけ突出した形状となる。光源１１が発する光の強度をＦ０、光ファイバ１２側に分岐された光の強度をＦ３としてより具体的に説明すると、測定機１４が受け取る光のスペクトルにおいて、波長λ１，λ２，λ４〜λｎの光の強度はＦ３となり、波長λ３の光の強度はＦ２＋Ｆ３となる。尚、ＦＢＧ２２からの反射光の強度は偏光フィルタ２１を通過した際に小さくなっているため、図６における波長λ３の光の強度Ｆ２＋Ｆ３は、光源１１が発した光の強度Ｆ０より小さい値となる。
【００３８】
測定機１４は、図６に示されるスペクトルの光を受け取ると各波長の光の強度を測定し、波長λ３の光の強度とその他の波長の光の強度とを対比して、ファラデー効果による偏波面の回転角度α（図３（ｂ）参照）を算出する。また、測定機１４は、算出された回転角度αに基づいて被測定回路１５の電流の大きさを導き出す。このように、測定機１４は受け取った光の波長を相対的に対比して電流を算出するため、光源１１から発せられてから測定機１４に達するまでの間における光の強度の劣化を考慮することなく、電流の測定を行うことが可能となる。尚、このような光の強度の劣化が起こる原因としては、電流を測定する際の周囲温度や、経年変化による光ファイバの特性劣化等が挙げられる。
【００３９】
このように、光ファイバ１２の一端側に光源１１を接続し、他端側に測定機１４を接続した光ファイバ型電流センサ４０を構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０，３０，４０ 光ファイバ型電流センサ、１２，３１ 光ファイバ、１２ｂ 測定用光ファイバ部、１５ 被測定回路、２１ 偏光フィルタ（偏光手段）、２２ ＦＢＧ、Ｌ１ 入射光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定回路の電流を測定する光ファイバ型電流センサであって、
光ファイバと、
光を直線偏光に変換する偏光手段と
を備え、
前記偏光手段は前記光ファイバと連結して設けられ、
前記光ファイバには、入射光が伝播する方向における前記偏光手段の下流側にＦＢＧが設けられることを特徴とする光ファイバ型電流センサ。
【請求項２】
前記光ファイバは、前記光ファイバから分岐された測定用光ファイバ部を有し、
前記偏光手段及び前記ＦＢＧは、前記測定用光ファイバ部に直列に設けられる請求項１に記載の光ファイバ型電流センサ。
【請求項３】
前記被測定回路の電流が発生させる磁界によって前記直線偏光の偏波面を回転させるファラデー効果を利用して、前記被測定回路の電流を測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ型電流センサ。
【請求項４】
前記ＦＢＧが反射した光に基づいて、前記被測定回路の電流を測定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ型電流センサ。
【請求項１】
被測定回路の電流を測定する光ファイバ型電流センサであって、
光ファイバと、
光を直線偏光に変換する偏光手段と
を備え、
前記偏光手段は前記光ファイバと連結して設けられ、
前記光ファイバには、入射光が伝播する方向における前記偏光手段の下流側にＦＢＧが設けられることを特徴とする光ファイバ型電流センサ。
【請求項２】
前記光ファイバは、前記光ファイバから分岐された測定用光ファイバ部を有し、
前記偏光手段及び前記ＦＢＧは、前記測定用光ファイバ部に直列に設けられる請求項１に記載の光ファイバ型電流センサ。
【請求項３】
前記被測定回路の電流が発生させる磁界によって前記直線偏光の偏波面を回転させるファラデー効果を利用して、前記被測定回路の電流を測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ型電流センサ。
【請求項４】
前記ＦＢＧが反射した光に基づいて、前記被測定回路の電流を測定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ型電流センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３２９６７（Ｐ２０１３−３２９６７Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９１２５（Ｐ２０１１−１６９１２５）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（３０４０２８３４６）国立大学法人 香川大学 (285)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（３０４０２８３４６）国立大学法人 香川大学 (285)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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