JP2893013B1 - 光磁界センサ - Google Patents

光磁界センサ

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JP2893013B1 JP7464198A JP7464198A JP2893013B1 JP 2893013 B1 JP2893013 B1 JP 2893013B1 JP 7464198 A JP7464198 A JP 7464198A JP 7464198 A JP7464198 A JP 7464198A JP 2893013 B1 JP2893013 B1 JP 2893013B1
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Abstract

【要約】 【課題】ファラデー効果を利用した光磁界センサの温度
特性を向上させる。 【解決手段】ファラデー素子を基板、偏光子、検光子に
接着固定するための接着剤として、光磁界センサの使用
温度領域におけるデュロメータA硬度が50以下の樹脂
系接着剤を採用する。これにより、ファラデー素子と被
固着部品とが熱膨張係数を異にしている場合に接着界面
に発生する熱応力を接着剤層にて緩和し、熱応力に起因
する温度特性に及ぼす影響を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光磁界センサに関
する。
【0002】
【従来の技術】光磁界センサの一形式として、特開平9
−211093号公報に示されているように、基板に接
着剤を介して固着した偏光子、ファラデー素子、および
検光子を備え、直線偏光をファラデー素子に通過して直
線偏光の偏波面を外部磁界に応じて回転させることによ
り光強度変換して磁界を検出する光磁界センサがある。
当該光磁界センサにおいては、直線偏光の偏波面の回転
角度が大きくて磁界の検出感度の高い希土類鉄ガーネッ
ト系(以下RIGという)の結晶等、自然旋光能のない
強磁性体の結晶が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者
は、当該光磁界センサにおいては、ファラデー素子を固
着するために使用する接着剤の種類によっては温度特性
(比誤差特性)が低下する現象を知得した。かかる現象
が発生する理由は定かではないが、ファラデー素子と被
固着部材との熱膨張係数の相違により、温度変化の際
に、ファラデー素子と被固着部品との接着界面に発生す
る熱応力が介在する接着剤層で緩和されず、ファラデー
素子の回転能に何らかの影響を及ぼし、特に、直線偏光
の偏波面の回転角度が大きい自然旋光能のない強磁性体
の結晶であるファラデー素子においては、その影響が顕
著に発現するものと推測される。
【0004】従って、本発明の目的は、当該光磁界セン
サにおけるファラデー素子の温度特性の低下を防止する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板に接着剤
を介して固着した偏光子、ファラデー素子、および検光
子を備え、前記ファラデー素子として自然旋光能の無い
強磁性体を採用してなり、直線偏光を前記ファラデー素
子に通過して直線偏光の偏波面を外部磁界に応じて回転
させることにより光強度変換して磁界を検出する形式の
光磁界センサに関する。
【0006】しかして、本発明は上記した形式の光磁界
センサにおいて、前記ファラデー素子が前記偏光子およ
び検光子とは独立的に前記基板に接着剤を介して固着さ
れていて、同接着剤として、当該光磁界センサの使用温
度領域におけるデュロメータA硬度が50以下の樹脂系
接着剤が採用されていることを特徴とするものである。
【0007】また、本発明は上記した形式の光磁界セン
サにおいて、前記ファラデー素子が前記偏光子および検
光子のいずれか一方に接着剤を介して固着された状態で
前記基板に接着剤を介して固着されていて、これら接着
剤として、当該光磁界センサの使用温度領域におけるデ
ュロメータA硬度が50以下の樹脂系接着剤が採用され
ていることを特徴とするものである。
【0008】また、本発明は上記した形式の光磁界セン
サにおいて、前記ファラデー素子が前記偏光子および検
光子に接着剤を介して挟持されて固着された状態で前記
基板に接着剤を介して固着されていて、これら接着剤と
して、当該光磁界センサの使用温度領域におけるデュロ
メータA硬度が50以下の樹脂系接着剤が採用されてい
ることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の作用・効果】本発明に係る光磁界センサにおい
ては、ファラデー素子の被固着部品に対する接着剤とし
て、デュロメータA硬度が50以下という硬度の低い樹
脂系接着剤が採用されているため、ファラデー素子と被
固着部品とが熱膨張係数を異にしている場合にも、接着
剤層が接着界面で発生する熱応力を緩和する。
【0010】このため、熱応力に起因する温度特性に及
ぼす影響を解消し得て、良好な温度特性が保持されると
ともに、ファラデー素子と被固着部品に作用する熱応力
が低減して、各部品の亀裂、その他の損傷の発生が防止
され、光磁界センサの耐久性を向上させることができ
る。
【0011】この場合、接着剤としては、当該光磁界セ
ンサの使用温度領域におけるデュロメータA硬度が50
以下、好ましくは、デュロメータA硬度が20以下の樹
脂系接着剤が好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明するに、図1〜図4には、本発明に係る光磁界センサ
の一例が示されている。当該光磁界センサは、光学部品
10、一対のボールレンズ21、一対の光ファイバー2
2、これらの構成部品10,21,22が配設されたベ
ース23、およびこれらの構成部品10,21,22を
覆蓋してベース23とともに挟持して収容する蓋体24
により構成されている。
【0013】光磁界センサにおいて、ベース23および
蓋体24はガラス素材をプレス成形して形成されている
もので、所定の厚みを有する平板状を呈している。ベー
ス23においては、ベース本体23aの表面に光学部品
10、各ボールレンズ21および各光ファイバー22を
収容する溝部23b,23c,23dが形成されてい
る。また、蓋体24においてはその下面に、ベース23
の各溝部23b〜23dに略下半分を収容されている光
学部品10、各ボールレンズ21および各光ファイバー
22を収容する溝部24b,24c,24dが形成され
ている。
【0014】ベース本体23aの表面には、図2および
図3に示すように、中央部の第1溝部23bを挟んで一
対の位置決め用の係合凹所23eが形成されており、ま
た蓋本体24aの下面には、図3に示すように、各係合
凹所23eに対向する一対の位置決め用の係合突起部2
4eが形成されている。蓋体24は、その各係合突起部
24eをベース23の各係合凹所23eに嵌合させてベ
ース23に対して位置決めされた状態で接着されて、ベ
ース23の表面を覆蓋している。この状態で、蓋体24
は、ベース23とともに、光学部品10、各ボールレン
ズ21、および各光ファイバー22を挟持して収容して
いる。
【0015】光磁界センサを構成する光学部品10は、
ファラデー素子11と、偏光子12と、検光子13とか
らなり、これら3者11〜13はファラデー素子11を
挟んだ状態で接着剤を介して互いに接着されている。フ
ァラデー素子11は、固相反応法にて生成されたRIG
単結晶であり、また偏光子12および検光子13はガラ
ス偏光板であって、光学部品10は、図5に示す製造方
法により形成される。
【0016】光学部品10においては、先づ板状に生成
されたRIG単結晶11aを第1ガラス偏光板12aの
一側面に接着剤を介して接着し、RIG単結晶11aの
表面を光学研磨して、RIG単結晶11aの厚みを20
μm〜200μmの範囲の所定の厚みに調整する。次い
で、このRIG単結晶11aの研磨面である表面に第2
ガラス偏光板13aを接着剤を介して接着して、3層構
造体10aを形成する。第2ガラス偏光板13aは、そ
の偏光角を、第1ガラス偏光板12aの偏光角に対して
45度偏倚して接着する。その後、この3層構造体10
aを所定の大きさに切断して、多数の光学部品10を形
成する。
【0017】光学部品10においては、中間部のRIG
単結晶11aがファラデー素子11を構成し、第1ガラ
ス偏光板12aが偏光子12を構成し、かつ第2ガラス
偏光板13aが検光子13を構成し、これら3者11〜
13が一体の状態でベース23と蓋体24の間に配設さ
れている。
【0018】このように構成した光磁界センサにおいて
は、光源から出射した光が一方の光ファイバー22を経
てボールレンズ21に入射され、ボールレンズ21にて
平行光とされて光学部品10に入射される。光学部品1
0に入射された平行光は、先づ偏光子12にて直線偏光
とされてファラデー素子11を通過して検光子13を経
て他方のボールレンズ21に入射され、ボールレンズ2
1にて集光されて他方の光ファイバー22から出射され
る。
【0019】この場合、直線偏光はファラデー素子11
を通過する間に、ファラデー素子11に印加された外部
磁界に応じて偏波面が回転され検光子13に入射され、
検光子13において印加磁界に応じた強度の変調光とさ
れ、外部磁界の検出信号として出力される。
【0020】しかして、当該光磁界センサにおいては、
光学部品10を構成するファラデー素子11と偏光子1
2および検光子13とを接着するための接着剤として、
また、光学部品10をベース23に接着するための接着
剤として、光磁界センサの使用温度領域におけるデュロ
メータA硬度が50以下の樹脂系接着剤が採用されてい
る。かかる接着剤は、変性アクリル系樹脂または変成ウ
レタン系樹脂に可塑剤を混合して生成され、可塑剤の混
合量に基づいて硬度が調整される。
【0021】なお、デュロメータA硬度とは、日本工業
規格「JIS K7215:プラスチックのデュローメ
ータ硬さ試験法」に基づく樹脂硬度を意味し、合成樹脂
の分野ではショアー硬度とも称呼されている。
【0022】このように、当該光磁界センサにおいて
は、光学部品10を構成するファラデー素子11と偏光
子12および検光子13とを接着するための接着剤、お
よび、光学部品10をベース23に接着するための接着
剤として、デュロメータA硬度が50以下という硬度の
低い樹脂系接着剤を採用している。このため、ファラデ
ー素子11と偏光子12および検光子13、ファラデー
素子11とベース23が熱膨張係数を異にしていても、
接着剤層が接着界面で発生する熱応力を緩和し、熱応力
に起因する温度特性に及ぼす影響を解消し得て、良好な
温度特性を保持する。
【0023】また、ファラデー素子11、偏光子12、
および検光子13にて構成されている光学部品10内で
発生する熱応力、光学部品10とベース23間で発生す
る熱応力が低減するため、光学部品10を構成するファ
ラデー素子11、偏光子12、および検光子13におけ
る亀裂、その他の損傷の発生が防止され、光磁界センサ
の耐久性が向上する。
【0024】なお、上記した光磁界センサにおいては、
ファラデー素子11が偏光子12と検光子13に接着固
定されて1個の光学部品に構成されている例であるが、
ファラデー素子11が偏光子12および検光子13のい
づれか一方に接着固定して使用される場合、ファラデー
素子11が偏光子12および検光子13とは独立してベ
ース23等基板に接着固定して使用される場合において
も、これらの接着固定に使用する接着剤として、デュロ
メータA硬度が50以下の樹脂系接着剤を使用すれば、
光磁界センサの温度特性を向上させることができる。
【0025】
【実施例】当該光磁界センサの温度特性を確認するた
め、樹脂硬度の異なる各種の変性アクリル系接着剤を使
用して図1に示す各光磁界センサを作製し、各光学磁界
センサの高磁場と低磁場におけるセンサ出力値を測定し
て、基準温度(25℃)のセンサ出力値に対する低温
時、高温時のセンサ出力値の誤差を算出した。得られた
結果の一例(接着剤の樹脂硬度:デュロメータA硬度1
0とデュロメータD硬度60)を、下記の表1,2に示
すとともに、接着剤の樹脂硬度とセンサ出力値の誤差の
との関係を図6のグラフに示す。
【0026】なお、上記したデュロメータD硬度とは、
デュロメータA硬度と同様、日本工業規格「JIS K
7215:プラスチックのデュローメータ硬さ試験法」
に基づく樹脂硬度を意味する。
【0027】
【表1】
【0028】但し、表1の結果は、室温(25℃)で高
磁場(100 Oe)でのセンサ出力値を基準として、
−20℃の低温環境下で低磁場(10 Oe)でのセン
サ出力値を測定して、このセンサ出力値の誤差を算出し
たものである。
【0029】
【表2】
【0030】但し、表2の結果は、室温(25℃)で高
磁場(100 Oe)でのセンサ出力値を基準として、
80℃の高温環境下で低磁場(10 Oe)でのセンサ
出力値を測定して、このセンサ出力値の誤差を算出した
ものである。
【0031】図6に示すグラフにおいては、実線のグラ
フAは測定環境を−20℃の低温に変化させた場合の結
果、破線のグラフBは測定環境を80℃の高温に変化さ
せた場合の結果である。但し、採用した接着剤の樹脂硬
度はデュロメータA,Dの両硬度でグラフの横軸に表示
しており、接着剤の樹脂硬度はグラフの横軸の右方にい
くほど増大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例に係る光磁界センサの縦断側面図
である。
【図2】同光磁界センサの蓋体を取外した状態の平面図
である。
【図3】同光磁界センサにおける図2の矢印3−3線方
向の縦断面図である。
【図4】同光磁界センサにおける図2の矢印4−4線方
向の縦断面図である。である。
【図5】同光磁界センサを構成する光学部品の製造の手
順を示す説明図である。
【図6】接着剤の樹脂硬度とセンサ出力値の誤差との関
係を示すグラフである。
【符号の説明】
10…光学部品、10a…3層構造体、11…ファラデ
ー素子、11a…RIG単結晶、12…偏光子、12a
…第1ガラス偏光板、13…検光子、13a…第2ガラ
ス偏光板、21…ボールレンズ、22…光ファイバー、
23…ベース、24…蓋体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−198775(JP,A) 特開 昭63−96513(JP,A) 特開 昭63−98512(JP,A) 特開 平7−248368(JP,A) 特開 平9−211093(JP,A) 特開 平8−219825(JP,A) 特開 平7−191111(JP,A) 特開 平7−248369(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 33/032

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板に接着剤を介して固着した偏光子、フ
    ァラデー素子、および検光子を備え、前記ファラデー素
    子として自然旋光能の無い強磁性体を採用してなり、直
    線偏光を前記ファラデー素子に通過して直線偏光の偏波
    面を外部磁界に応じて回転させることにより光強度変換
    して磁界を検出する光磁界センサにおいて、前記ファラ
    デー素子が前記偏光子および検光子とは独立的に前記基
    板に接着剤を介して固着されていて、同接着剤として、
    当該光磁界センサの使用温度領域におけるデュロメータ
    A硬度が50以下の樹脂系接着剤が採用されていること
    を特徴とする光磁界センサ。
  2. 【請求項2】基板上に接着剤を介して固着した偏光子、
    ファラデー素子、および検光子を備え、前記ファラデー
    素子として自然旋光能の無い強磁性体を採用してなり、
    直線偏光を前記ファラデー素子に通過して直線偏光の偏
    波面を外部磁界に応じて回転させることにより光強度変
    換して磁界を検出する光磁界センサにおいて、前記ファ
    ラデー素子が前記偏光子および検光子のいずれか一方に
    接着剤を介して固着された状態で前記基板に接着剤を介
    して固着されていて、これら接着剤として、当該光磁界
    センサの使用温度領域におけるデュロメータA硬度が5
    0以下の樹脂系接着剤が採用されていることを特徴とす
    る光磁界センサ。
  3. 【請求項3】基板に接着剤を介して固着した偏光子、フ
    ァラデー素子、および検光子を備え、前記ファラデー素
    子として自然旋光能の無い強磁性体を採用してなり、直
    線偏光を前記ファラデー素子に通過して直線偏光の偏波
    面を外部磁界に応じて回転させることにより光強度変換
    して磁界を検出する光磁界センサにおいて、前記ファラ
    デー素子が前記偏光子および検光子に接着剤を介して挟
    持されて固着された状態で前記基板に接着剤を介して固
    着されていて、これら接着剤として、当該光磁界センサ
    の使用温度領域におけるデュロメータA硬度が50以下
    の樹脂系接着剤が採用されていることを特徴とする光磁
    界センサ。
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