JP2020030161A - 光励起磁気センサ用セル - Google Patents
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Abstract
Description
セル2は、ガラス製の封入容器であり、その内部にアルカリ金属(アルカリ金属蒸気)及び封入ガスを収容する。本実施形態においてアルカリ金属は、カリウム(K)である。アルカリ金属として、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)を採用してもよい(図8の表参照)。また、収容されるアルカリ金属はこれらを少なくとも1種類以上含めばよく、例えば、カリウムのみを含んでもよいし、例えばカリウムとルビジウムとを含んでもよい。
図4に示すように、ポンプ光源3は、セル2における2か所の測定領域16A、16Bに対してポンプ光17A、17Bをそれぞれ照射する。測定領域16Aは、セル2の先端側において磁気入射部12Aと対向する領域に設定され、磁場源(測定対象)の磁場を検出するためのものである。測定領域16Bは、セル2の基端側に設定され、外部磁場を検出するためのものである。なお、外部磁場とは、例えば測定対象には起因しない環境的な磁場であって、外部ノイズ成分である。ポンプ光源3は、光源18(第1光源)と、光導波部19と、を有する。
図5に示すように、プローブ光源4は、セル2における2か所の測定領域16A、16Bに対してプローブ光26A1、26B1をそれぞれ照射する。プローブ光源4は、光源27(第2光源)と、光分割部28と、偏光ビームスプリッタ7と、光導波部29A、29B(光学部材)と、偏光板41と、を有する。
再び図5に示すように、光検出ユニット6は、アルカリ金属蒸気を通過したプローブ光26A2R、26B2Rを検出し、その偏光角度(直線偏光面の回転)に応じた信号を出力する。光励起磁気センサ1は、当該信号を利用して測定対象における磁気に関する情報を得る。さらに、光検出ユニット6は、偏光ビームスプリッタ7に反射されたプローブ光26Aa、26Baを検出し、その光強度(光量)に応じた信号を出力する。
以下、比較例の光励起磁気センサ100の構成とその作用効果について説明した後に、光励起磁気センサ1の作用効果について説明する。
図9は、比較例の光励起磁気センサ100を示す概略図である。比較例の光励起磁気センサ100は、光源101と、プリズム102と、セル103と、波長板104と、偏光ビームスプリッタ106と、フォトダイオード107、108と、を有する。偏光ビームスプリッタ106及びフォトダイオード107、108は、ポラリメータ型検出器109を構成する。波長板104は、いわゆるλ/2型である。この構成によれば、偏光角度が45度である光が偏光ビームスプリッタ106に入力されると、当該光の半分は、フォトダイオード107に入力され、残りの半分はフォトダイオード108に入力される。そして、処理装置111は、フォトダイオード107、108の出力の差分を得る。磁場による磁気光学回転に起因して偏光角度が変化すると、フォトダイオード107、108の出力に偏りが生じる。この偏りは、フォトダイオード107、108の出力の差分により得ることができる。
図7の(b)部に示すように、アルカリ金属30を封入した実施形態のセル2は、ガラス基体8の内面に設けられたコーティング層9と、外面に設けられたコーティング層11と、を有していた。対して、図7の(a)部に示すように、セル2Aは、ガラス基体8の内面に設けられたコーティング層9のみを有していてもよい。
セル2は、例えばその全体がガラスで構成されているので、その全体においてポンプ光及びプローブ光の透過が妨げられることはない。対して、ポンプ光及びプローブ光が透過する領域にのみ窓部を設け、そのほかの領域には、遮光部を設けてもよい。同様に、ポンプ光及びプローブ光が入射される領域にのみ、例えばガラス等の光透過性材料からなる窓部を設け、そのほかの領域は、遮光性の材料から構成してもよい。この構成によれば、ポンプ光及びプローブ光の入射経路を制限することができる。また、これらの場合、遮光部及び遮光部材が、アルカリ金属原子のセルへの侵入及び封入ガスのセルからの透過を抑制できるような材料で構成されていれば、窓部のみに内側被覆膜及び外側被覆膜を設けてもよい。つまり、コーティング層9、11は、少なくともポンプ光及びプローブ光を透過する領域に形成されていればよい場合もある。
Claims (4)
- アルカリ金属の原子をポンプ光によって所定の励起状態とし、プローブ光によって前記励起状態を検出することにより磁気を測定する光励起磁気センサ用セルであって、
前記アルカリ金属の原子及び封入ガスを密封し、前記ポンプ光及び前記プローブ光を透過する容器部と、
前記容器部の内面に設けられた内側被覆膜と、を備え、
前記内側被覆膜は、無機材料により形成されている、光励起磁気センサ用セル。 - 前記容器部の外面に設けられた外側被覆膜をさらに備える、請求項1に記載の光励起磁気センサ用セル。
- 前記容器部は、
前記ポンプ光及び前記プローブ光を透過する本体部と、
前記本体部よりも小径の封じ切り部と、を有する、請求項1又は2に記載の光励起磁気センサ用セル。 - 前記封じ切り部は、基端側が前記本体部に接続され、先端側が前記本体部から突出して設けられる、請求項3に記載の光励起磁気センサ用セル。
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