JP2000258467A - Optical current transformer - Google Patents

Optical current transformer

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JP2000258467A
JP2000258467A JP11063641A JP6364199A JP2000258467A JP 2000258467 A JP2000258467 A JP 2000258467A JP 11063641 A JP11063641 A JP 11063641A JP 6364199 A JP6364199 A JP 6364199A JP 2000258467 A JP2000258467 A JP 2000258467A
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Japan
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film
current transformer
main body
optical current
light
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Toshihiko Yoshino
俊彦 芳野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical current transformer having a complete reflection film constructed of a simply-manufactured double-layer dielectric layer and preventing the variation of polarization between before and after reflection in the reflection film for dispensing with compensation of a polarization change. SOLUTION: An optical current transformer measures a current flowing through a conductor on the basis of a rotation angle based on Faraday effect. In this case, the optical current transformer is provided with a main body 1 formed of a medium exhibiting Faraday effect, an opening part 2 arranged in the main body 1 for inserting a conductor to be measured into the inside, and total reflection parts 3a-3c arranged in the main body 1 for emitting the light incident on the main body 1 to the outside after turning it around the circumference of the opening part 2. The total reflection film is constructed of a double-layer dielectric film maintaining polarization.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ファラデー効果
を利用して電流を測定するための光変流器に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical current transformer for measuring a current using the Faraday effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の技術を開示したものとし
て、例えば、次のようなものがある。
2. Description of the Related Art For example, the following are disclosed as conventional techniques of this kind.

【0003】特開昭58−153174号公報は、ファ
ラデー効果を利用して電流を測定するための光変流器で
あって、少なくとも2つの全反射面を有するもの(本体
が正方形であり3つの全反射面をもつもの、本体が三角
形であり2つの全反射面をもつもの)を開示する。この
場合、1回の光路変更に対し1回の全反射を行うので、
直線偏光が楕円偏光に変化し、ファラデー回転角の回転
量が変化し、感度が低下してしまう。これを改良するた
めに、同公報は、全反射面を近接する2つの反射面で構
成する例が示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-153174 discloses an optical current transformer for measuring a current using the Faraday effect, which has at least two total reflection surfaces (a main body having a square shape and three (A body having a total reflection surface, a body having a triangular shape and two total reflection surfaces) are disclosed. In this case, since one total reflection is performed for one optical path change,
The linearly polarized light changes to elliptically polarized light, the amount of rotation of the Faraday rotation angle changes, and the sensitivity decreases. In order to improve this, this publication discloses an example in which a total reflection surface is formed of two adjacent reflection surfaces.

【0004】特開昭64−66564号公報は、端部に
全反射プリズムを用いてファラデー素子を往復光路とし
て用いることを開示する。また、隅には全反射面と、光
を全反射させ位相変化なく90°曲げるための反射物質
を備える。ファラデー素子の屈折率をn、反射物質の
屈折率をnとすると、n=n・sin45°を満足
する必要がある。反射物質としてMgF2、Al2O3が例示さ
れている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-66464 discloses the use of a Faraday element as a reciprocating optical path using a total reflection prism at an end. In addition, a corner is provided with a total reflection surface and a reflective substance for totally reflecting light and bending the light 90 ° without phase change. Assuming that the refractive index of the Faraday element is n 1 and the refractive index of the reflective material is n 2 , it is necessary to satisfy n 2 = n 1 · sin 45 °. MgF 2 and Al 2 O 3 are exemplified as reflective materials.

【0005】特開平5−196653号公報は、反射面
において偏光が保持されるように、2種の誘電体膜を単
位として多層の誘電体膜を形成することを開示する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-196653 discloses that a multilayer dielectric film is formed using two types of dielectric films as a unit so that polarized light is maintained on a reflection surface.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来、多面形固体のフ
ァラデー効果を利用した電流測定法では、内面反射に全
反射を利用しているため、全反射時に発生する偏光の変
化を補正する必要があった。そのために、特開昭58−
153174号公報のように、一つの内面反射ごとに、
直交して配置した2つの全反射面をもうけ、1回の全反
射によって発生する偏光の変化を見かけ上補正する方式
が検討されている。しかしながら、この方式では、直交
して配置した2つの全反射面の間においては、偏光が直
線偏光でないので、その部分に光路に対して平行な磁界
が存在すると測定誤差を引き起こすという問題があっ
た。また、構成が複雑になり、材料を多く必要とし、製
作効率が悪いという問題もあった。
Conventionally, in a current measuring method utilizing the Faraday effect of a polyhedral solid, since total reflection is used for internal reflection, it is necessary to correct a change in polarization generated at the time of total reflection. there were. Therefore, Japanese Patent Laid-Open No.
As in 153174, for each internal reflection,
A method has been studied in which two orthogonally arranged total reflection surfaces are provided, and a change in polarization generated by one total reflection is apparently corrected. However, in this method, since the polarized light is not linearly polarized between two orthogonally arranged total reflection surfaces, there is a problem that a measurement error occurs when a magnetic field parallel to the optical path exists in that portion. . Further, there has been a problem that the configuration becomes complicated, a large amount of material is required, and the production efficiency is poor.

【0007】一方、特開昭64−66564号公報の技
術は構造が複雑となり、また、特開平5−196653
号公報の技術は、特開昭58−153174号公報や特
開昭64−66564号公報のような問題はないもの
の、多層(例えば12対)の誘電体膜が必要であり、製
造工程が複雑になるという問題がある。
On the other hand, the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-66464 is complicated, and
Although the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-153174 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-66564 does not have the problem, it requires a multilayer (for example, 12 pairs) dielectric film, and the manufacturing process is complicated. Problem.

【0008】そこで、この発明は、簡単な製造工程で製
造可能な偏光が保持される反射面を備え、正確な測定が
可能な光変流器を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical current transformer having a reflection surface which can be manufactured in a simple manufacturing process and which maintains polarized light and which can perform accurate measurement.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、導体に流れ
る電流をファラデー効果による回転角に基づいて測定す
る光変流器において、ファラデー効果を奏する媒体より
なる本体と、被測定導体を内挿するために前記本体に設
けられた開口部と、外部から前記本体に入射した光を、
前記開口部の周囲を周回させた後、外部に出射するため
に前記本体に設けられた少なくとも二つの全反射部とを
備え、前記完全反射膜は、偏光を保存する誘電体膜の多
層膜を含む。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an optical current transformer for measuring a current flowing through a conductor based on a rotation angle due to the Faraday effect. An opening provided in the main body to perform light incident on the main body from outside,
After having circulated around the periphery of the opening portion, the device further comprises at least two total reflection portions provided on the main body to emit light to the outside, and the perfect reflection film is a multilayer film of a dielectric film that stores polarized light. Including.

【0010】本発明は、固体反射面に誘電体の多層膜を
コーティングし、全反射の際に偏光の変化が発生しない
膜構成を実現することによって、全光路において直線偏
光状態を実現する。
The present invention realizes a linear polarization state in all optical paths by coating a solid reflective surface with a dielectric multilayer film and realizing a film configuration in which no change in polarization occurs during total reflection.

【0011】好ましくは、前記完全反射膜を構成する誘
電体膜の多層膜の誘電率及び誘電体膜への光の入射角度
は、反射の前後で偏光が変化せず、かつ、反射率が1に
なるように定められる。
Preferably, the dielectric constant of the multilayer film of the dielectric film constituting the perfect reflection film and the angle of incidence of light on the dielectric film are such that the polarization does not change before and after the reflection and the reflectance is one. It is determined to be.

【0012】好ましくは、前記完全反射膜を構成する誘
電体膜のうち、最外層において全反射し、他の層におい
て全反射しない。
Preferably, of the dielectric films forming the perfect reflection film, total reflection is performed in an outermost layer, and total reflection is not performed in other layers.

【0013】好ましくは、前記完全反射膜を構成する誘
電体膜の厚みは、偏光方向を異にする2つの光線の間の
位相差に基づき定められる。
Preferably, the thickness of the dielectric film constituting the perfect reflection film is determined based on a phase difference between two light beams having different polarization directions.

【0014】好ましくは、光の損失を防止するために、
光の入射及び出射部に前記本体に比べて小さなプリズム
を備える。
Preferably, to prevent light loss,
A prism smaller than the main body is provided at a light entrance and exit part.

【0015】本発明に係る反射膜は概ね次の手順で設計
される。 (1)反射の前後で偏光が変化せず、すなわち、s
(⊥)偏光でのRs、p(‖)偏光でのRpは等しく、
かつ、反射率が1になるように、誘電体膜の誘電率と誘
電体膜への光の入射角度を定める。すなわち、(i)n
→n、n→nの境界(本体1と誘電体膜3−1
との間、及び、誘電体膜3−1と3−2の間)で全反射
しないこと。(ii)n→nの境界(誘電体膜3−
2と外部の間)で全反射すること。 (2)リターデイション(偏光方向を異にする2つの光
線の間の位相差)の計算式に基づき誘電体膜の厚みを定
める。すなわち (i)入射光と反射光との位相差Γが0となるパラメー
タδ1、δ2を求める。 (ii)式:d=λδ/4πnicosθi (i=
1,2)により、各反射面での膜厚d、dを求め
る。
The reflection film according to the present invention is generally designed by the following procedure. (1) The polarization does not change before and after reflection, that is, s
(⊥) Rs for polarized light and Rp for p (‖) polarized light are equal,
In addition, the dielectric constant of the dielectric film and the angle of incidence of light on the dielectric film are determined so that the reflectance becomes 1. That is, (i) n
0 → n 1 , n 1 → n 2 boundary (body 1 and dielectric film 3-1)
And between the dielectric films 3-1 and 3-2). (Ii) The boundary of n 2 → n 3 (dielectric film 3-
Total reflection between 2 and the outside). (2) The thickness of the dielectric film is determined based on a calculation formula of retardation (phase difference between two light beams having different polarization directions). That is, (i) parameters δ1 and δ2 at which the phase difference 入射 between the incident light and the reflected light becomes 0 are obtained. (Ii) formula: d i = λδ i / 4πn i cosθ i (i =
The film thicknesses d 1 and d 2 on the respective reflecting surfaces are obtained by (1) and (2).

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、この発明に係る光変流器の一例で
ある。均一で等方性のファラデー媒質からなる多角形
(図1の例では正方形)の本体ブロック1の中心に所定
の大きさの開口部2が設けられている。測定対象である
電流が流れる導体は、この開口部2に挿入される。コリ
メートした光はセンサの入出力面に入射され、本体1に
設けられた各反射面3a〜3cで反射し、再び入出力面
に戻り、検出器に出射される。したがって、本体1内部
における光L1〜L4は閉光路を形成する。なお、微小
プリズム4は、光源からの光が反射することなく適当な
角度で本体1に入射し、かつ、出射するように設けられ
る。
FIG. 1 shows an example of an optical current transformer according to the present invention. An opening 2 having a predetermined size is provided at the center of a polygonal (square in the example of FIG. 1) main body block 1 made of a uniform and isotropic Faraday medium. A conductor through which a current to be measured flows is inserted into the opening 2. The collimated light enters the input / output surface of the sensor, is reflected by each of the reflection surfaces 3a to 3c provided on the main body 1, returns to the input / output surface again, and is emitted to the detector. Therefore, the lights L1 to L4 inside the main body 1 form a closed light path. The micro prism 4 is provided so that the light from the light source enters and exits the main body 1 at an appropriate angle without being reflected.

【0018】次に、ファラデー効果を用いた電流測定方
法について図2に基づいて説明する。ファラデー効果を
利用すると、回路には本質的に非接触で電流を測定する
ことができる。図2のように、導体A内部を流れる電流
により図2の紙面上に磁界Hが発生しているとき、ファ
ラデー媒質からなる多角形の本体内を光が矢印のように
一周する場合、ファラデー効果により光の偏光角が回転
する。ここで、均一で等方性の媒質中のファラデー効果
は磁場に比例することから、電流の周りの閉光路に沿っ
た全ファラデー回転角ψは、アンペールの法則を用い
て、 ψ=V・∫H・ds=VI となる。Vはヴェルデ定数である。したがって、全ファ
ラデー回転角ψを測定することで、セル内の閉光路を貫
く電流Iを求めることができる。
Next, a current measuring method using the Faraday effect will be described with reference to FIG. By utilizing the Faraday effect, a circuit can measure a current essentially without contact. As shown in FIG. 2, when a magnetic field H is generated on the paper surface of FIG. 2 by a current flowing inside the conductor A, when light circles inside a polygonal body made of a Faraday medium as shown by an arrow, the Faraday effect is generated. Rotates the polarization angle of light. Here, since the Faraday effect in a uniform and isotropic medium is proportional to the magnetic field, the total Faraday rotation angle 電流 along the closed optical path around the current can be calculated by using Ampere's law as ψ = V · ∫ H · ds = VI. V is a Verdet constant. Therefore, by measuring the entire Faraday rotation angle ψ, the current I passing through the closed optical path in the cell can be obtained.

【0019】ところで、図1及び図2において、ファラ
デー媒質内で光が反射するときその偏光角が変化すると
測定誤差が生じるから、反射の前後で偏光が変化しない
ことが望ましい。同時に、測定のために光のパワーが光
路中で一定であることを要求されるから反射率は1であ
ることが必要となる。これらの条件を満足すべく、図1
及び図2のファラデー媒質の本体には2層の誘電体膜か
らなる全反射膜が設けられている。以下、この全反射膜
について詳細に説明する。
In FIG. 1 and FIG. 2, when light is reflected in the Faraday medium and its polarization angle changes, a measurement error occurs. Therefore, it is desirable that the polarization does not change before and after the reflection. At the same time, the reflectivity needs to be 1 since the power of the light is required to be constant in the optical path for the measurement. In order to satisfy these conditions, FIG.
In addition, a total reflection film composed of two dielectric films is provided on the main body of the Faraday medium shown in FIG. Hereinafter, the total reflection film will be described in detail.

【0020】図1及び図2のようなセンサセルにおい
て、反射による複屈折などをなくし、偏光の状態をこの
センサセル内で維持するためには、セル中のビームの振
幅反射係数、すなわち、s(⊥)偏光でのRs、p
(‖)偏光でのRpは等しくなければならない。また、
ビームの減衰がないように振幅反射係数の大きさは1で
あることが要求される。すなわち、 Rs=Rp=±1 単一の反射膜で上記式の条件を満たすことはできないか
ら、上記式の条件を満たす反射膜は、反射媒質が適当な
厚さの十分に多くの誘電体薄膜層から構成されなければ
ならない。しかし、層数が多くなると製造工程が複雑に
なる。この発明によれば、全反射を起こすことにより最
小二層の膜で構成することができ、製造工程が簡易化さ
れる。
In order to eliminate the birefringence due to reflection in the sensor cell as shown in FIGS. 1 and 2 and maintain the state of polarization in this sensor cell, the amplitude reflection coefficient of the beam in the cell, that is, s (⊥ ) Rs, p in polarized light
(‖) Rp for polarized light must be equal. Also,
The magnitude of the amplitude reflection coefficient is required to be 1 so that there is no beam attenuation. That is, Rs = Rp = ± 1 Since a single reflective film cannot satisfy the condition of the above formula, a reflective film that satisfies the condition of the above formula is formed by a sufficiently large number of dielectric thin films whose reflective medium has an appropriate thickness. Must be composed of layers. However, as the number of layers increases, the manufacturing process becomes complicated. According to the present invention, it is possible to form a film with a minimum of two layers by causing total reflection, thereby simplifying the manufacturing process.

【0021】ここで、図3に示すように、2種の誘電体
薄膜3−1,3−2を用いた二層膜構造の反射面を、本
体1にコーティングする。本体1のファラデー媒質の屈
折率をn、誘電体薄膜3−1、3−2の屈折率をそれ
ぞれn、nとする。また、最外層は屈折率nの誘
電体(例えば空気)とする。各媒質への光の入射角をそ
れぞれθ、θ、θとすると、スネルの法則によ
り、 nsinθ=nsinθ=nsinθ となる。
Here, as shown in FIG. 3, two types of dielectrics are used.
The reflecting surface of the two-layer film structure using the thin films 3-1 and 3-2 is
Coat body 1. Deflection of Faraday medium of main body 1
Folding rate n0And the refractive index of the dielectric thin films 3-1 and 3-2
Each n1, N2And The outermost layer has a refractive index n3Invitation
An electric body (for example, air). Determine the angle of incidence of light on each medium.
Each θ0, Θ1, Θ2Then, according to Snell's law,
, N0sinθ0= N1sinθ1= N2sinθ2  Becomes

【0022】先に述べた2つの条件、すなわち、反射の
前後で偏光が変化しないこと、反射率は1であることを
満足するためには、図3において次の条件が求められ
る。 (1)n→n、n→nの境界(本体1と誘電体
膜3−1との間、及び、誘電体膜3−1と3−2の間)
で全反射しないこと、つまり sinθ<n/n sinθ<n/n (2)n→nの境界(誘電体膜3−2と外部の間)
で全反射すること sinθ>sinθc=1/n この発明の実施の形態では、これらの条件を満たすため
に次のような誘電体膜を用いた。本体1のファラデー媒
質として屈折率nが1.85の鉛ガラス(SF)を用
い、誘電体薄膜3−1に屈折率nが2.17の酸化タ
リウム(TaSO)を用い、誘電体薄膜3−2に屈
折率nが1.45の酸化シリコン(SiO2)を用い
た。また、最外層の屈折率nが1.00の空気(Air)
とし、光源を波長λが840nmのSLDとした。
The two conditions mentioned above, namely the reflection
The polarization does not change before and after, and the reflectance is 1.
In order to satisfy, the following conditions are required in FIG.
You. (1) n0→ n1, N1→ n2Boundary (body 1 and dielectric
Between the film 3-1 and between the dielectric films 3-1 and 3-2)
That is not totally reflected at0<N1/ N0  sinθ1<N2/ N1  (2) n2→ n3Boundary (between dielectric film 3-2 and outside)
Total reflection at sinθ2> Sin θc = 1 / n2  In the embodiment of the present invention, in order to satisfy these conditions,
The following dielectric film was used. Faraday medium for body 1
Refractive index n as quality0Uses 1.85 lead glass (SF)
The dielectric thin film 3-1 has a refractive index n1Is 2.17
Lium (Ta2SO5) To the dielectric thin film 3-2.
Folding ratio n2Is 1.45 silicon oxide (SiO 2)Two)
Was. Also, the refractive index n of the outermost layer3Is 1.00 air
And the light source was an SLD having a wavelength λ of 840 nm.

【0023】これらの条件から、誘電体薄膜への入射角
度θは、 32.72°<θ<51.61° の条件を満たせば良いことがわかる。そこで、この発明
の実施の形態において、入射角度θを45°とした。
From these conditions, it can be seen that the incident angle θ 0 to the dielectric thin film should satisfy the condition of 32.72 ° <θ 0 <51.61 °. Accordingly, in embodiments of the present invention was the incident angle theta 0 and 45 °.

【0024】次に、誘電体膜の膜厚を決定する。誘電体
膜3−1及び3−2において、入射光と出射光との位相
差Γが0、入射角度θを45°としたときの、各層に
おける膜厚d1、d2は、後述の計算によって決まる
(「リターデイションの計算」の項参照)。図5〜図1
0のグラフは、δ1をパラメータにしたδ2の変化に対
するΓのグラフである。図8(a)ではΓ=0とはなら
ないが、同図(b)では、δ2:180°〜270°の
間でΓ=0となる。このとき、δ1:70°〜80°の
間である。計算手順の概略を説明すると、まず、入射光
と反射光との位相差Γが0となるδ1、δ2を求める。
計算により、 δ1=73.60°、338.35° δ2=240.38°、198.71° となる。そして、各反射面での膜厚d、dは、 d=λδ/4πnicosθi (i=1,2) の式を解くことにより、 d=49.59(nm)、227.99(nm) d=448.35(nm)、370.62(nm) となる。今回のセルは、d1=49.59(nm)、d
2=448.35(nm)を採用した。
Next, the thickness of the dielectric film is determined. In the dielectric films 3-1 and 3-2, when the phase difference 入射 between the incident light and the outgoing light is 0 and the incident angle θ 0 is 45 °, the film thicknesses d1 and d2 of each layer are calculated by calculation described later. (Refer to "Calculation of retardation"). 5 to 1
The graph of 0 is a graph of Γ with respect to the change of δ2 with δ1 as a parameter. In FIG. 8A, Γ = 0 is not obtained, but in FIG. 8B, δ2 is obtained between δ2: 180 ° and 270 °. At this time, δ1 is between 70 ° and 80 °. Explaining the outline of the calculation procedure, first, δ1 and δ2 at which the phase difference 入射 between the incident light and the reflected light becomes 0 are obtained.
By calculation, δ1 = 73.60 °, 338.35 ° δ2 = 240.38 °, 198.71 °. Then, the film thickness d 1, d 2 of each reflecting surface, by solving the equation d i = λδ i / 4πn i cosθ i (i = 1,2), d 1 = 49.59 (nm), 227.99 (nm) d 2 = 448.35 (nm) and 370.62 (nm). The cell this time has d1 = 49.59 (nm), d
2 = 448.35 (nm) was adopted.

【0025】以上のように光の入射角と2層の誘電体膜
の誘電率及びその膜厚を設定することにより、反射の前
後で偏光が保持される全反射膜を得ることができる。こ
の全反射膜を使用することにより、簡単な製造工程で製
造可能であり、かつ、正確な測定が可能な光変流器を提
供することができる。
As described above, by setting the incident angle of light, the dielectric constant of the two dielectric films, and the thickness thereof, a total reflection film in which polarized light is maintained before and after reflection can be obtained. By using this total reflection film, it is possible to provide an optical current transformer that can be manufactured by a simple manufacturing process and that can perform accurate measurement.

【0026】次に、リターデイションの計算について説
明する。
Next, the calculation of the retardation will be described.

【0027】リターデイション(retardation)とは、
偏光方向を異にする2つの光線の間の位相差である。
What is retardation?
The phase difference between two light beams having different polarization directions.

【0028】各媒質への光の入射角をそれぞれθ、θ
、θとすると、スネルの法則により、 nsinθ=nsinθ=nsinθ ( 1) ファラデー媒質1から誘電体膜3−1の間における振幅
反射率Rは、偏光方向s,pそれぞれについて Rs01=−sin(θ−θ)/sin(θ+θ) Rp01=tan(θ−θ)/tan(θ+θ) (2 ) 同様に、誘電体膜3−1と3−2の間における振幅反射
率Rs,Rpは Rs12=−sin(θ−θ)/sin(θ+θ) Rp12=tan(θ−θ)/tan(θ+θ) (3 ) Δs,Δpは tan(Δs/2)=−(sinθ−(1/n1/2/cosθ tan(Δp/2)=−n (sinθ−(1/n1/2/cosθ (4) φs,12、φp,12は tan(φs,12/2) =−Rs12sin(δ+Δs)/(1+Rs12cos(δ+Δs)) tan(φp,12/2) =−Rp12sin(δ+Δp)/(1+Rp12cos(δ+Δp)) ( 5) φs,01、φp,01は tan(φs,01/2) =−Rs01sin(δ+δ+Δs+φs,12)/(1+Rs01cos(δ +δ+Δs+φs,12)) tan(φp,01/2) =−Rp01sin(δ+δ+Δp+φp,12)/(1+Rp01cos(δ +δ+Δp+φp,12)) (6) X=Δs−Δp (7) Y=φs,12−φp,12 (8) Z=φs,01−φp,01 (9) Γ=X+Y+Z (10) 上記(1)〜(10)式を用いてΓの計算を行う。具体
的には、n=1.85、n=2.25、n=1.
45、λ=840nm、θ=45°に対して、δ
δを0°から360°の範囲で変化させて各値を得
る。すなわち、式(1)からθ、θ、式(2)から
Rs01、Rp01、式(3)からRs 、R
12 、式(4)からΔs,Δp、式(5)からφ
s,12、φp,12、式(6)からφs,01、φ
p,01、式(7)〜(10)からΓをδ、δの関
数として計算することができる。
The angle of incidence of light on each medium is θ0, Θ
1, Θ2Then, according to Snell's law, n0sinθ0= N1sinθ1= N2sinθ2 (1) Amplitude between Faraday medium 1 and dielectric film 3-1
The reflectance R is Rs for each of the polarization directions s and p.01= −sin (θ0−θ1) / Sin (θ0+ Θ1) Rp01= Tan (θ0−θ1) / Tan (θ0+ Θ1(2) Similarly, amplitude reflection between the dielectric films 3-1 and 3-2
The rates Rs and Rp are Rs12= −sin (θ1−θ2) / Sin (θ1+ Θ2) Rp12= Tan (θ1−θ2) / Tan (θ1+ Θ2(3) Δs and Δp are tan (Δs / 2) = − (sin2θ2− (1 / n2)2)1/2/ Cosθ2  tan (Δp / 2) = − n2 2(Sin2θ2− (1 / n2)2)1/2/ Cosθ 2 (4) φs, 12, Φp, 12Is tan (φs, 12/ 2) = -Rs12sin (δ2+ Δs) / (1 + Rs)12cos (δ2+ Δs)) tan (φp, 12/ 2) = -Rp12sin (δ2+ Δp) / (1 + Rp12cos (δ2+ Δp)) (5) φs, 01, Φp, 01Is tan (φs, 01/ 2) = -Rs01sin (δ1+ Δ2+ Δs + φs, 12) / (1 + Rs)01cos (δ1 + Δ2+ Δs + φs, 12)) Tan (φp, 01/ 2) = -Rp01sin (δ1+ Δ2+ Δp + φp, 12) / (1 + Rp)01cos (δ1 + Δ2+ Δp + φp, 12)) (6) X = Δs−Δp (7) Y = φs, 12−φp, 12 (8) Z = φs, 01−φp, 01 (9) Γ = X + Y + Z (10) The calculation of Γ is performed using the above equations (1) to (10). Concrete
Typically, n0= 1.85, n1= 2.25, n2= 1.
45, λ = 840 nm, θ0= 45 °, δ1,
δ2Is changed in the range of 0 ° to 360 ° to obtain each value.
You. That is, from equation (1), θ1, Θ2From equation (2)
Rs01, Rp01From equation (3)1 2, R
p12 From equation (4), Δs, Δp, from equation (5)
s, 12, Φp, 12From equation (6)s, 01, Φ
p, 01From formulas (7) to (10), Γ is δ1, Δ2Noseki
It can be calculated as a number.

【0029】[0029]

【発明の効果】この発明によれば、最小2層の誘電体層
で完全反射膜を構成できるので、製造工程が簡単になる
という効果を奏する。また、この反射膜において反射の
前後で偏光が変化しないので、偏光の変化の補償のため
の構成が不要となり、簡単な構成で精度の高い光変流器
を提供できる。
According to the present invention, since the complete reflection film can be constituted by at least two dielectric layers, the production process can be simplified. In addition, since the polarization does not change before and after reflection in the reflection film, a configuration for compensating for the change in polarization is not required, and a highly accurate optical current transformer can be provided with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態に係る光変流器の構造
を示す正面図及び側面図である。
FIG. 1 is a front view and a side view showing a structure of an optical current transformer according to an embodiment of the present invention.

【図2】 光変流器の動作原理を説明するための図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation principle of the optical current transformer.

【図3】 この発明の実施の形態に係る光変流器に用い
られる多層膜の構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of a multilayer film used in the optical current transformer according to the embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態に係る光変流器に用い
られる多層膜の構造の具体例である。
FIG. 4 is a specific example of the structure of a multilayer film used in the optical current transformer according to the embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態に係る多層膜の厚みを
決定する手順を説明するためのグラフである(δ=1
0°、20°としたときの、Γ−δのグラフ)。
FIG. 5 is a graph for explaining a procedure for determining the thickness of the multilayer film according to the embodiment of the present invention (δ 1 = 1);
Graph of Γ−δ 2 when 0 ° and 20 °).

【図6】 この発明の実施の形態に係る多層膜の厚みを
決定する手順を説明するためのグラフである(δ=3
0°、40°としたときの、Γ−δのグラフ)。
FIG. 6 is a graph for explaining a procedure for determining the thickness of the multilayer film according to the embodiment of the present invention (δ 1 = 3).
Graph of Γ-δ 2 when 0 ° and 40 °).

【図7】 この発明の実施の形態に係る多層膜の厚みを
決定する手順を説明するためのグラフである(δ=5
0°、60°としたときの、Γ−δのグラフ)。
FIG. 7 is a graph for explaining a procedure for determining the thickness of the multilayer film according to the embodiment of the present invention (δ 1 = 5).
Graph of Γ−δ 2 when 0 ° and 60 °).

【図8】 この発明の実施の形態に係る多層膜の厚みを
決定する手順を説明するためのグラフである(δ=7
0°、80°としたときの、Γ−δのグラフ)。
FIG. 8 is a graph for explaining a procedure for determining the thickness of the multilayer film according to the embodiment of the present invention (δ 1 = 7);
0 °, when the 80 °, the graph of the Γ-δ 2).

【図9】 この発明の実施の形態に係る多層膜の厚みを
決定する手順を説明するためのグラフである(δ=9
0°、100°としたときの、Γ−δのグラフ)。
FIG. 9 is a graph for explaining a procedure for determining the thickness of the multilayer film according to the embodiment of the present invention (δ 1 = 9).
0 °, when the 100 °, the graph of the Γ-δ 2).

【図10】 この発明の実施の形態に係る多層膜の厚み
を決定する手順を説明するためのグラフである(δ
110°、120°としたときの、Γ−δのグラ
フ)。
FIG. 10 is a graph for explaining a procedure for determining the thickness of the multilayer film according to the embodiment of the present invention (δ 1 =
Graph of Γ−δ 2 when 110 ° and 120 °).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 本体ブロック 2 開口部 3 誘電体多層膜 4 微小プリズム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body block 2 Opening 3 Dielectric multilayer film 4 Micro prism

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導体に流れる電流をファラデー効果によ
る回転角に基づいて測定する光変流器において、ファラ
デー効果を奏する媒体よりなる本体と、被測定導体を内
挿するために前記本体に設けられた開口部と、外部から
前記本体に入射した光を、前記開口部の周囲を周回させ
た後、外部に出射するために前記本体に設けられた少な
くとも二つの完全反射部とを備え、前記完全反射膜は、
偏光を保存する誘電体膜の多層膜を含むことを特徴とす
る光変流器。
1. An optical current transformer for measuring a current flowing through a conductor based on a rotation angle due to the Faraday effect, wherein the main body is formed of a medium exhibiting the Faraday effect, and is provided on the main body for interpolating the conductor to be measured. An opening, and light that has entered the main body from the outside, after circling the periphery of the opening, is provided with at least two completely reflecting portions provided in the main body for emitting to the outside, The reflective film is
An optical current transformer comprising a multilayer film of a dielectric film for preserving polarized light.
【請求項2】 前記完全反射膜を構成する誘電体膜の多
層膜の誘電率及び誘電体膜への光の入射角度は、反射の
前後で偏光が変化せず、かつ、反射率が1になるように
定められることを特徴とする請求項1記載の光変流器。
2. The dielectric constant of the multilayer film of the dielectric film constituting the perfect reflection film and the angle of incidence of light on the dielectric film are such that the polarization does not change before and after reflection and the reflectance is 1 The optical current transformer according to claim 1, wherein the optical current transformer is determined as follows.
【請求項3】 前記完全反射膜を構成する誘電体膜のう
ち、最外層において全反射し、他の層において全反射し
ないことを特徴とする請求項2記載の光変流器。
3. The optical current transformer according to claim 2, wherein, among the dielectric films constituting the perfect reflection film, total reflection is performed in an outermost layer and total reflection is not performed in other layers.
【請求項4】 前記完全反射膜を構成する誘電体膜の厚
みは、偏光方向を異にする2つの光線の間の位相差に基
づき定められることを特徴とする請求項1記載の光変流
器。
4. The optical transformer according to claim 1, wherein the thickness of the dielectric film constituting the perfect reflection film is determined based on a phase difference between two light beams having different polarization directions. vessel.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4いずれかに記載の
光変流器において、光の入射及び出射部に前記本体に比
べて小さな入出力プリズムを備えることを特徴とする光
変流器。
5. An optical current transformer according to claim 1, further comprising an input / output prism smaller than said main body at a light entrance and exit part. .
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