JP3718690B2 - Optical magnetic field sensor and optical magnetic field detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低周波数帯域から高周波数帯域まで高精度に磁界情報を取得する光磁界センサー及び光磁界検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の発達に伴って、集積回路基板等から周囲に漏れる磁界を高精度に測定する必要が生じるようになった。そして、磁界情報を取得する為の従来の磁界センサーとして、例えば導電性材料による二つのループが隣り合った形に形成されたいわゆる二重ループ型磁界センサー110を図5に示すようにセンサー部分に用いた磁界検出装置が、知られている。(例えば非特許文献1参照)
【0003】
この二重ループ型磁界センサー110では、二つのループである二重ループ112が磁界を受けて検出した磁界信号を金属伝送線路を介して測定機へ伝送していた。つまり、二重ループ112から図5に示すコプラナーライン114でこの磁界信号を一旦伝送し、平衡/不平衡変換を行う図示しないバランを介した後に、同軸ケーブルによってさらに磁界信号を測定機側に伝送していた。そして、金属伝送線路であるこれらコプラナーライン114及び同軸ケーブルにより伝送された磁界信号をこの測定機で計測し、検出結果を得るようになっていた。
【0004】
【非特許文献1】
1989年 米国電気電子学会 マイクロウェーブセオリィアンドテクニックス−インターナショナル マイクロウェーブシンポジウムダイジェスト ボリューム2、823〜825頁(S.S.Osofsky and S.E.Schwartz,1989 IEEE MTT-Int.Microwave Symp.Digest,vol.2,pp823-825)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の二重ループ型磁界センサー110では、測定される被測定対象個所自体の電磁界を金属製の金属伝送線路が擾乱するだけでなく、特に高周波数帯域であるGHz帯においては、金属伝送線路が周囲の電界に起因する雑音の影響を受けて、検出精度が低下してしまう結果として、高精度な磁界の測定が困難であった。
【0006】
さらに、このようなGHz帯においては、コプラナーライン114と同軸ケーブルとの間の接続部分となるバランにおいての平衡/不平衡変換が困難になって、高精度な測定データを伝送できず測定精度が一層低下する欠点等をも有していた。つまり、GHz帯のような高周波数帯域における磁界の高精度な測定が、従来の磁界検出装置によっては出来なかった。
本発明は上記事実を考慮し、低周波数帯域から高周波数帯域まで高精度に磁界情報を取得し得る光磁界センサー及び光磁界検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1による光磁界センサーは、それぞれ導電性材料により環状に形成され且つ、一部分が共有接続される形で隣り合って配置されると共にこの接続部分にギャップが形成された一対の導体パターンと、
これら一対の導体パターンの接続部分に形成されたギャップに挿入される電気光学結晶と、
を有したことを特徴とする。
【0008】
請求項1に係る光磁界センサーによれば、一部分が共有接続される形でそれぞれ導電性材料により環状に形成された一対の導体パターンが、相互に隣り合って配置され、これら一対の導体パターンの接続部分に形成されたギャップに、電気光学結晶が挿入される構成を有している。従って、この光磁界センサーをセンサ本体として被測定対象個所に配置し、電気光学結晶に例えばレーザー光等の光を通過させた場合、二重ループとなる一対の導体パターンが検出して取得した磁界情報を電気光学結晶の電気光学効果を利用して光信号に変換することができる。
【0009】
これに伴って本請求項に係る光磁界センサーは、同軸ケーブル等の金属伝送線路を使用せずに例えばレーザー光等の光を用いた光信号によって磁界情報を伝送でき、金属部分が導体パターンだけとなるので、測定される被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなる。
【0010】
特に、高周波数帯域においては、光を用いていることから、電気信号が伝送路を伝わる途中で周囲の電界に起因する雑音の影響を受けるような虞がなくなって、検出精度が低下しなくなる。また、同じく光を用いていることから、平衡/不平衡変換の必要がなくなり、平衡/不平衡変換の不完全さに起因する検出精度の低下も無くなる。
【0011】
以上の結果として、本請求項に係る光磁界センサーによれば、低周波数帯域から高周波数帯域まで高精度な磁界の測定が可能となると共に高精度なままでの磁界情報の伝送が可能となるのに伴って、高精度に磁界情報を取得できるようになる。
【0012】
請求項2に係る光磁界センサーによれば、請求項1の光磁界センサーと同様の構成の他に、電気光学結晶が、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムにより形成されるという構成を有している。つまり、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムを電気光学結晶として採用することで、請求項1の作用効果をより確実に達成可能となる。
【0013】
請求項3に係る光磁界センサーによれば、請求項1及び請求項2の光磁界センサーと同様の構成の他に、一対の導体パターンが、平面内において相互に同一形状の環状にそれぞれ形成されるという構成を有している。つまり、これら相互に同一形状の環状とされる一対の導体パターンが、一平面内で二次元的に形成されていることから、磁束の向きに対してこの平面を垂直に配置するだけで、磁界情報を容易且つ一層正確に取得できることになる。
【0014】
請求項4による光磁界検出装置は、光を発生する光源と、
それぞれ導電性材料により環状に形成され且つ、一部分が共有接続される形で隣り合って配置されると共にこの接続部分にギャップが形成された一対の導体パターンと、
これら一対の導体パターンの接続部分に形成されたギャップに挿入され且つ、光源からの光が通過され得る電気光学結晶と、
電気光学結晶を通過した光の状態を検出する光検出部材と、
を有したことを特徴とする。
【0015】
請求項4に係る光磁界検出装置よれば、一部分が共有接続される形でそれぞれ導電性材料により環状に形成される一対の導体パターンが、相互に隣り合って配置されており、これら一対の導体パターンの接続部分に形成されたギャップに、電気光学結晶が挿入されている。そして、光を発生する光源からの光がこの電気光学結晶を通過し、この通過した光の状態を光検出部材が検出するようになる。
【0016】
つまり、本請求項に係る光磁界検出装置は請求項1と同様に、一対の導体パターンの接続部分に形成されたギャップに電気光学結晶が挿入され、この電気光学結晶に光源からの例えばレーザー光等の光を通過させることで、二重ループとなる一対の導体パターンが検出して取得した磁界情報を電気光学結晶の電気光学効果を利用して光信号に変換することができる。
【0017】
これに伴い本請求項に係る光磁界検出装置は、この電気光学結晶を通過した光源からの光の状態を光検出部材が検出するようになるので、同軸ケーブルの必要がなく、また金属部分が導体パターンだけとなるので、測定される被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなる等の理由から、請求項1と同様に高精度な測定が可能となる。
【0018】
以上より、本請求項に係る光磁界検出装置によれば、請求項1と同様に低周波数帯域から高周波数帯域まで高精度な磁界の測定が可能となると共に高精度なままでの磁界情報の伝送が可能となるのに伴って、高精度に磁界情報を取得できるようになる。
【0019】
請求項5及び請求項6に係る光磁界検出装置によれば、請求項4の光磁界検出装置と同様の構成の他に、請求項2及び請求項3とそれぞれ同一の構成を有している。この為、これら請求項も、請求項2及び請求項3と同様の作用効果を奏することになる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光磁界センサー及び光磁界検出装置の一実施の形態を図面に基づき説明する。
本実施の形態に係る光磁界検出装置10は、図1及び図2に示すように、被測定対象とする電磁界中に配置される光磁界センサーであるセンサ本体12及び、レーザー光Lを送受光し得る光学系等により、構成されている。
【0021】
図1に示すこのセンサ本体12の支持部分となるガラスエポキシ製のプリント基板14上には、環状の内の例えば長方形であって相互に同一形状となるようにそれぞれ形成された一対の導体パターン16、18が、金属等の導電性材料で平面的にそれぞれ設けられている。そして、これら一対の導体パターン16、18の一端同士が相互に接続されて共有される形で、これら一対の導体パターン16、18は隣り合ってプリント基板14上に配置されており、この接続部分には、隙間であるギャップ22が設けられている。
【0022】
図1に示すように、このギャップ22を形成するこれら一対の導体パターン16、18の端部には、一対の平行平板電極20A、20Bが相互に平行になるようにそれぞれ配置されており、直方体状に形成された電気光学素子24が、これら一対の平行平板電極20A、20Bの相互に対向する側にそれぞれ当接される形で、このギャップ22内の個所に挿入されて配置されている。
【0023】
以上より、この電気光学素子24を挟んで一対の導体パターン16、18がそれぞれ配置されることになる。さらに、ギャップ22内に配置されたこの電気光学素子24は、電気光学結晶により形成されているが、この電気光学結晶としては、加わる電圧の変化により屈折率が変化する例えばニオブ酸リチウム(LiNbO3 )の結晶が、用いられている。
【0024】
従って、本実施の形態に係るセンサ本体12は、プリント基板14、一対の導体パターン16、18及び電気光学素子24等により、製作できることになり、また、本実施の形態では、磁界情報を確実に抽出できるように光学軸方向が所定の方向に向く形で、この電気光学素子24は配置されている。
【0025】
次に、本実施の形態に係る光磁界検出装置10の光学系全体について、図2に基づき説明する。
図2に示すように本実施の形態では、レーザー光Lを発生するレーザー光源30を有しており、このレーザー光源30に光ファイバ32の一端側が接続されていて、この光ファイバ32の他端側に設けられて発光部となるレンズ32Aが、レーザー光源30から送られたレーザー光Lを射出するようになっている。そして、この光ファイバ32の途中の部分には、レーザー光Lを偏光する為の偏光子34が配置されている。
【0026】
一方、光の強度の変化を電流量の変化に変換する光検出部材であるフォト・ディテクタ42に光ファイバ40が繋がれており、この光ファイバ40の端部に設けられて受光部となるレンズ40Aが、レーザー光Lを受光するようになっている。この為、レンズ40Aが受光したレーザー光Lが光ファイバ40内を通過し、フォト・ディテクタ42がこのレーザー光Lの状態を検出し得るようになっている。そして、このフォト・ディテクタ42には、フォト・ディテクタ42で変換された電流量の変化を可視的に表示し得るスペクトラムアナライザ44が接続されている。
【0027】
また、前述のレンズ32Aから射出されたレーザー光Lを受光し得る位置にこのレンズ40Aは配置されており、これらのレンズ32Aとレンズ40Aとの間には、レンズ32A側から順に、センサ本体12を構成する電気光学素子24、波長板36及び、偏光状態の変化を光の強度変化に変換する検光子38が、直線上に並んで配置されている。つまり、本実施の形態はレーザー光Lが直進する直進系となっている。
【0028】
以上より、レーザー光源30がレーザー光Lを発生すると、この光ファイバ32内を通過すると共にレンズ32Aから射出されて、上記の順でレーザー光Lが通過し、光ファイバ40のレンズ40Aで受光するようになる。そして、レンズ40Aから光ファイバ40内に入ったこのレーザー光Lの状態をフォト・ディテクタ42が検出することになる。
【0029】
他方、それぞれ導電性のループである図1に示す一対の導体パターン16、18内を例えばそれぞれ磁束が貫通した場合には、これら一対の導体パターン16、18にそれぞれ電流が流れる。これに伴って、これら一対の導体パターン16、18の接続部分に設けられた一対の平行平板電極20A、20Bに電圧が生じると共に、これら一対の平行平板電極20A、20B間のギャップ22内に配置された電気光学素子24にこの電圧が加わって電界が生じる。
【0030】
そして、この電圧の変化によりこの電気光学素子24の屈折率が変化する。つまり、一対の導体パターン16、18内をそれぞれ貫通した磁束は、センサ本体12により検出された磁界情報となり、この磁界情報が、電気光学素子24の屈折率の変化に変換される。
【0031】
さらに、本実施の形態に係る光磁界検出装置10は、図2に示す構造より電気光学素子24の屈折率の変化をこの電気光学素子24に打ち込まれたレーザー光Lの偏光状態の変化として一旦捉えることができる。そして、検光子38を通過させることによって、偏光状態の変化をレーザー光Lの強度変化に変換し、最後にフォト・ディテクタ42によって電流量の変化に変換されることになる。この結果として、このフォト・ディテクタ42に接続されるスペクトラムアナライザ44がこの電流量の変化を検出結果として表示することにより、センサ本体12周辺の磁界情報を目視可能になる。
【0032】
以上のことから、本実施の形態に係る光磁界検出装置10の光学系は、レーザー光源30及びフォト・ディテクタ42、さらにはこれらレーザー光源30とフォト・ディテクタ42との間に配置された光ファイバ32、偏光子34、波長板36、検光子38及び光ファイバ40等で、構成されていることになる。
【0033】
次に、本実施の形態に係る光磁界検出装置10の作用を説明する。
本実施の形態に係る光磁界検出装置10によれば、図1及び図2に示すように、プリント基板14上の平面内において、一部分が共有接続される形、つまり一端同士が相互に接続される形でそれぞれ導電性材料によりそれぞれ相互に同一形状の環状に形成される一対の導体パターン16、18が、相互に隣り合って配置されている。また、これら一対の導体パターン16、18の接続部分に形成されたギャップ22には、光学軸方向が調整された状態で電気光学素子24が挿入されている。
【0034】
さらに、レーザー光源30からのレーザー光Lが、レーザー光源30とフォト・ディテクタ42との間に配置されている光ファイバ32、偏光子34、電気光学素子24、波長板36、検光子38及び光ファイバ40を通過し、これらを通過したレーザー光Lの状態をフォト・ディテクタ42が最終的に検出するようになる。
【0035】
つまり、本実施の形態に係る光磁界検出装置10は、一対の導体パターン16、18の接続部分に形成されたギャップ22内に電気光学素子24が挿入された形の光磁界センサーをセンサ本体12としている。そして、このセンサ本体12を被測定対象個所に配置し、この電気光学素子24にレーザー光Lを通過させることにより、二重ループとなる一対の導体パターン16、18が検出して取得した磁界情報を電気光学素子24の電気光学効果を利用して前述のように光信号に変換し、最終的にスペクトラムアナライザ44によってこの磁界情報を目視可能にすることができる。
【0036】
尚この際、一対の導体パターン16、18が、平面内においてそれぞれ環状に形成されて、これら一対の導体パターン16、18が一平面内で二次元的に形成されていることから、磁束の向きに対してこの平面を垂直に配置するだけで、磁界情報を容易且つ一層正確に取得できることになる。
【0037】
さらに、本実施の形態では、レーザー光源30とフォト・ディテクタ42との間に配置された偏光子34、波長板36及び検光子38がレーザー光Lの状態を調整し、この最適に調整されたレーザー光Lの状態をフォト・ディテクタ42が検出し得ることになる。これに伴って本実施の形態に係るセンサ本体12は、同軸ケーブル等の金属伝送線路を使用せずに、レーザー光Lを用いた光信号によって磁界情報を測定機であるフォト・ディテクタ42に伝送でき、金属部分が一対の導体パターン16、18だけとなるので、測定される被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなる。
【0038】
特に、GHz帯等の高周波数帯域においては、レーザー光Lを用いていることから、電気信号が伝送路を伝わる途中で周囲の電界に起因する雑音の影響を受けるような虞がなくなって、検出精度が低下しなくなる。また、同じくレーザー光Lを用いていることから、平衡/不平衡変換の必要がなくなり、平衡/不平衡変換の不完全さに起因する検出精度の低下も無くなる。
【0039】
以上の結果として、本実施の形態に係るセンサ本体12を用いた光磁界検出装置10によれば、低周波数帯域から高周波数帯域まで高精度な磁界の測定が可能となると共に高精度なままでの磁界情報の伝送が可能となるのに伴って、高周波数帯域であっても高精度に磁界情報を取得できるようになる。
【0040】
次に、本実施の形態に係るセンサ本体12を用いた光磁界検出装置10により磁界情報を取得できる理由を、以下に説明する。
例えば図示しない配線パターンを設けた基板が有り、図3及び図4に示す向きにこの配線パターンに電流Iが流れた場合には、ファラデーの電磁誘導の法則により磁束Mが生じる。
【0041】
図3に示すように、この配線パターンに近接して本実施の形態に係るセンサ本体12を配置すれば、一対の導体パターン16、18の内の奥側の導体パターン16内を磁束Mが上から下に貫通し、また、手前側の導体パターン18内を磁束Mが下から上に貫通する。つまり、一対の導体パターン16、18内を相互に逆方向それぞれ磁束Mが貫通することになる。
【0042】
この結果として、一対の導体パターン16、18内をそれぞれ図3に示す方向に磁束Mが貫通すれば、一対の導体パターン16、18にそれぞれ電流が生じ、これに伴ってギャップ22内に配置された電気光学素子24に電圧が加わるので、この電圧の変化が電気光学素子24の屈折率の変化に、変換される。
【0043】
この一方、基板上には配線パターンが一般に多数形成されているが、このセンサ本体12から遠い配線パターンに図4に示すように電流Iが流れた場合には、一対の導体パターン16、18内を相互に同一方向である上から下にそれぞれ磁束Mが貫通するようになる。従って、一対の導体パターン16、18にそれぞれ生じる電流が相殺されて、ギャップ22内に配置された電気光学素子24には電圧が加わらず、この結果として電気光学素子24の屈折率は変化しない。
【0044】
以上より、本実施の形態に係るセンサ本体12によれば、遠い配線パターンからの磁束Mに邪魔されずに、局部的な磁束Mの強さを電気光学素子24の屈折率の変化に変換する形で、高精度に測定可能となる。そして、この磁束Mの強さがセンサ本体12によって検出された磁界情報となり、レーザー光Lの光信号によって測定機であるフォト・ディテクタ42にこの磁界情報を伝送できるので、本実施の形態は高精度に磁界情報を取得できるようになる。
【0045】
さらに、上記実施の形態では、一対の導体パターン16、18をそれぞれ長方形としたが、正方形や円形等の他の形状に一対の導体パターン16、18をそれぞれ形成しても良く、また、一対の導体パターン16、18は本実施の形態のような薄い金属性の導電性材料に限らず、ワイヤー等の部材であっても良い。
一方、上記実施の形態では、電気光学結晶として、ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )を採用したが、タンタル酸リチウム(LiTaO3 )等の他の電気光学結晶を採用しても良い。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、低周波数帯域から高周波数帯域まで高精度に磁界情報を取得し得る光磁界センサー及び光磁界検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るセンサ本体の図であって、(A)は平面図であり、(B)は側面図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る光磁界検出装置を示す全体図である。
【図3】本発明の一実施の形態に係るセンサ本体の一対の導体パターン内に磁束が貫通した状態を説明する説明図であって、電流がセンサ本体に近接して流れた場合の図である。
【図4】本発明の一実施の形態に係るセンサ本体の一対の導体パターン内に磁束が貫通した状態を説明する説明図であって、電流がセンサ本体から離れて流れた場合の図である。
【図5】従来例の要部斜視図である。
【符号の説明】
10 光磁界検出装置
12 センサ本体(光磁界センサー)
16 導体パターン
18 導体パターン
22 ギャップ
24 電気光学素子(電気光学結晶)
30 レーザー光源(光源)
42 フォト・ディテクタ(光検出部材)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical magnetic field sensor and an optical magnetic field detection apparatus that acquire magnetic field information with high accuracy from a low frequency band to a high frequency band.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of electronic devices, it has become necessary to measure a magnetic field leaking from an integrated circuit board or the like with high accuracy. As a conventional magnetic field sensor for acquiring magnetic field information, for example, a so-called double loop
[0003]
In this double-loop
[0004]
[Non-Patent Document 1]
1989 Microwave Theory and Techniques-International Microwave Symposium Digest Volume 2, 823-825 (SSOsofsky and SESchwartz, 1989 IEEE MTT-Int. Microwave Symp. Digest, vol. 2, pp823-825)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described double loop
[0006]
Further, in such a GHz band, it becomes difficult to perform balanced / unbalanced conversion in a balun that is a connection portion between the
In view of the above facts, an object of the present invention is to provide an optical magnetic field sensor and an optical magnetic field detection device capable of acquiring magnetic field information with high accuracy from a low frequency band to a high frequency band.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A magneto-optical sensor according to claim 1 is a pair of conductor patterns each formed in a ring shape by a conductive material and arranged adjacent to each other so that a part thereof is shared, and a gap is formed in the connection part,
An electro-optic crystal inserted into a gap formed in a connection portion of the pair of conductor patterns;
It is characterized by having.
[0008]
According to the magneto-optical sensor according to claim 1, a pair of conductor patterns each formed in a ring shape with a conductive material in a form in which a part is shared and connected are arranged adjacent to each other, and the pair of conductor patterns The electro-optic crystal is inserted into the gap formed in the connection portion. Therefore, when this optical magnetic field sensor is disposed as a sensor body at a measurement target location and light such as laser light is passed through the electro-optic crystal, a magnetic field detected and acquired by a pair of conductor patterns forming a double loop Information can be converted into an optical signal using the electro-optic effect of the electro-optic crystal.
[0009]
Accordingly, the magneto-optical sensor according to this claim can transmit magnetic field information by an optical signal using light such as laser light without using a metal transmission line such as a coaxial cable, and the metal portion is only a conductor pattern. Therefore, the electromagnetic field around the measurement target portion to be measured is less likely to be disturbed.
[0010]
In particular, in the high frequency band, since light is used, there is no possibility that the electrical signal is affected by noise caused by the surrounding electric field in the middle of passing through the transmission path, and the detection accuracy is not lowered. Similarly, since light is used, there is no need for balanced / unbalanced conversion, and there is no decrease in detection accuracy due to imperfect balance / unbalanced conversion.
[0011]
As a result of the above, according to the optical magnetic field sensor of the present invention, it is possible to measure a magnetic field with high accuracy from a low frequency band to a high frequency band and to transmit magnetic field information with high accuracy. As a result, magnetic field information can be acquired with high accuracy.
[0012]
The magneto-optical sensor according to claim 2 has a configuration in which the electro-optic crystal is formed of lithium niobate or lithium tantalate in addition to the configuration similar to that of the magneto-optical sensor of claim 1. . That is, by using lithium niobate or lithium tantalate as the electro-optic crystal, the effect of claim 1 can be achieved more reliably.
[0013]
According to the magneto-optical sensor according to claim 3, in addition to the same configuration as the magneto-optical sensor of claim 1 and claim 2, the pair of conductor patterns are respectively formed in an annular shape having the same shape in the plane. It has a configuration that. In other words, since the pair of conductor patterns having the same shape are formed two-dimensionally in one plane, the magnetic field can be obtained simply by arranging the plane perpendicular to the direction of the magnetic flux. Information can be acquired easily and more accurately.
[0014]
The optical magnetic field detection device according to claim 4 comprises a light source that generates light,
A pair of conductor patterns each formed in an annular shape by a conductive material and arranged adjacent to each other so that a portion thereof is shared and a gap is formed in the connecting portion;
An electro-optic crystal that is inserted into a gap formed in a connection portion of the pair of conductor patterns and through which light from a light source can pass;
A light detection member for detecting the state of light passing through the electro-optic crystal;
It is characterized by having.
[0015]
According to the optical magnetic field detection device according to claim 4, a pair of conductor patterns each formed in a ring shape by a conductive material in a form in which a part is shared and connected are arranged adjacent to each other, and the pair of conductors An electro-optic crystal is inserted in a gap formed in the connection portion of the pattern. And the light from the light source which generate | occur | produces light passes this electro-optic crystal, and a photon detection member comes to detect the state of this passed light.
[0016]
That is, in the optical magnetic field detection device according to the present invention, similarly to the first embodiment, an electro-optic crystal is inserted into the gap formed at the connection portion of the pair of conductor patterns, and laser light from a light source is inserted into the electro-optic crystal. By passing light such as, it is possible to convert magnetic field information detected and acquired by a pair of conductor patterns forming a double loop into an optical signal using the electro-optic effect of the electro-optic crystal.
[0017]
Accordingly, in the optical magnetic field detection device according to the present invention, the light detection member detects the state of light from the light source that has passed through the electro-optic crystal. Since only the conductor pattern is used, high-accuracy measurement can be performed in the same manner as in claim 1 because the electromagnetic field around the measurement target portion to be measured is less likely to be disturbed.
[0018]
As described above, according to the optical magnetic field detection device of the present invention, it is possible to measure a magnetic field with high accuracy from a low frequency band to a high frequency band as in the case of claim 1, and to detect magnetic field information with high accuracy. As transmission becomes possible, magnetic field information can be acquired with high accuracy.
[0019]
According to the optical magnetic field detection apparatus according to claims 5 and 6, in addition to the same configuration as the optical magnetic field detection apparatus according to claim 4, the optical magnetic field detection apparatus has the same configuration as each of claims 2 and 3. . For this reason, these claims also have the same effects as those of claims 2 and 3.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an optical magnetic field sensor and an optical magnetic field detection device according to the present invention will be described based on the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical magnetic
[0021]
A pair of
[0022]
As shown in FIG. 1, a pair of
[0023]
As described above, the pair of
[0024]
Therefore, the sensor
[0025]
Next, the entire optical system of the optical magnetic
As shown in FIG. 2, the present embodiment has a
[0026]
On the other hand, an
[0027]
The
[0028]
As described above, when the
[0029]
On the other hand, for example, when magnetic flux penetrates the pair of
[0030]
The refractive index of the electro-
[0031]
Furthermore, the optical magnetic
[0032]
From the above, the optical system of the optical magnetic
[0033]
Next, the operation of the optical magnetic
According to the optical magnetic
[0034]
Further, the laser light L from the
[0035]
That is, the magneto-optical
[0036]
At this time, since the pair of
[0037]
Further, in the present embodiment, the
[0038]
In particular, in the high frequency band such as the GHz band, since the laser light L is used, there is no possibility that the electric signal is affected by noise caused by the surrounding electric field in the middle of traveling through the transmission path, and detection is performed. The accuracy will not decrease. Similarly, since the laser beam L is used, there is no need for balanced / unbalanced conversion, and there is no decrease in detection accuracy due to imperfect balance / unbalanced conversion.
[0039]
As a result of the above, according to the optical magnetic
[0040]
Next, the reason why magnetic field information can be acquired by the optical magnetic
For example, when there is a substrate provided with a wiring pattern (not shown) and a current I flows in this wiring pattern in the direction shown in FIGS. 3 and 4, a magnetic flux M is generated by Faraday's law of electromagnetic induction.
[0041]
As shown in FIG. 3, if the
[0042]
As a result, if the magnetic flux M passes through the pair of
[0043]
On the other hand, a large number of wiring patterns are generally formed on the substrate. However, when a current I flows through the wiring pattern far from the
[0044]
As described above, according to the sensor
[0045]
Further, in the above embodiment, the pair of
On the other hand, in the above embodiment, lithium niobate (LiNbO 3 ) is employed as the electro-optic crystal, but other electro-optic crystals such as lithium tantalate (LiTaO 3 ) may be employed.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an optical magnetic field sensor and an optical magnetic field detection apparatus that can acquire magnetic field information with high accuracy from a low frequency band to a high frequency band.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are views of a sensor main body according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view.
FIG. 2 is an overall view showing an optical magnetic field detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a state in which a magnetic flux passes through a pair of conductor patterns of a sensor main body according to an embodiment of the present invention, and is a diagram in a case where a current flows close to the sensor main body. is there.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a state in which a magnetic flux passes through a pair of conductor patterns of a sensor main body according to an embodiment of the present invention, and is a diagram when current flows away from the sensor main body. .
FIG. 5 is a perspective view of a main part of a conventional example.
[Explanation of symbols]
10 Optical Magnetic
16
30 Laser light source
42 Photo detector (light detection member)
Claims (6)
これら一対の導体パターンの接続部分に形成されたギャップに挿入される電気光学結晶と、
を有したことを特徴とする光磁界センサー。A pair of conductor patterns each formed in an annular shape by a conductive material and arranged adjacent to each other in a shared manner and a gap is formed in the connecting portion;
An electro-optic crystal inserted into a gap formed in a connection portion of the pair of conductor patterns;
An optical magnetic field sensor characterized by comprising:
それぞれ導電性材料により環状に形成され且つ、一部分が共有接続される形で隣り合って配置されると共にこの接続部分にギャップが形成された一対の導体パターンと、
これら一対の導体パターンの接続部分に形成されたギャップに挿入され且つ、光源からの光が通過され得る電気光学結晶と、
電気光学結晶を通過した光の状態を検出する光検出部材と、
を有したことを特徴とする光磁界検出装置。A light source that generates light;
A pair of conductor patterns each formed in an annular shape by a conductive material and arranged adjacent to each other in a shared manner and a gap is formed in the connecting portion;
An electro-optic crystal that is inserted into a gap formed in a connection portion of the pair of conductor patterns and through which light from a light source can pass;
A light detection member for detecting the state of light passing through the electro-optic crystal;
An optical magnetic field detection device comprising:
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