JPH03282414A - 磁界センサ用ファラデー回転子 - Google Patents
磁界センサ用ファラデー回転子Info
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- JPH03282414A JPH03282414A JP8130790A JP8130790A JPH03282414A JP H03282414 A JPH03282414 A JP H03282414A JP 8130790 A JP8130790 A JP 8130790A JP 8130790 A JP8130790 A JP 8130790A JP H03282414 A JPH03282414 A JP H03282414A
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- magnetic field
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- garnet
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は磁界センサ用ファラデー回転子に関するもので
ある。
ある。
［従来の技術］
鉛ガラス、Ｚｎ５ｅのような常磁性体、またＦｅを含む
ガーネット、すなわち強磁性体である磁性ガーネット（
ガーネットの化学式 Ａ、Ｂ。
ガーネット、すなわち強磁性体である磁性ガーネット（
ガーネットの化学式 Ａ、Ｂ。
０１２においてＦｅはＢの位置に配置される）のファラ
デー回転を利用した磁界センサが提案されている。これ
らの磁界センサは、外部磁界に対してファラデー回転が
直線的に変化するという性質を利用してファラデー回転
の検出により磁界強度の測定を行う。
デー回転を利用した磁界センサが提案されている。これ
らの磁界センサは、外部磁界に対してファラデー回転が
直線的に変化するという性質を利用してファラデー回転
の検出により磁界強度の測定を行う。
［発明が解決しようとする課題］
これらの常磁性体、磁性ガーネットにはおのおの長所お
よび短所がある。常磁性体では磁界がいかに大きくなろ
うとも磁界とファラデー回転の比例関係は第３図の直線
１で示すように保たれる。
よび短所がある。常磁性体では磁界がいかに大きくなろ
うとも磁界とファラデー回転の比例関係は第３図の直線
１で示すように保たれる。
しかしながらヴエルデ定数、■（単位長さ、磁界力たり
のファラデー回転量）が小さいため磁界センサを構成す
るにはフラデー回転の長さを大きくとらなければならず
センサの小型化には問題がある。一方、磁性ガーネット
では飽和磁界以下の磁界でのヴエルデ定数、ｖ１が常磁
性体のＶに比べはるかに大きいためセンサの小型化には
有利である。さらにＬＰＥ （リキッド・フェイズ・エ
ピタキシャル）法により大型の磁性ガーネットウニ／％
が低コストで得られる等の長所があるが、磁界とファラ
デー回転の比例関係は飽和磁界以下の領域でしか、得ら
れず、それ以上の磁界ではファラデー回転は微小の変化
がみられるもののほとんど飽和する（第３図の直線２参
照）と考えられており。
のファラデー回転量）が小さいため磁界センサを構成す
るにはフラデー回転の長さを大きくとらなければならず
センサの小型化には問題がある。一方、磁性ガーネット
では飽和磁界以下の磁界でのヴエルデ定数、ｖ１が常磁
性体のＶに比べはるかに大きいためセンサの小型化には
有利である。さらにＬＰＥ （リキッド・フェイズ・エ
ピタキシャル）法により大型の磁性ガーネットウニ／％
が低コストで得られる等の長所があるが、磁界とファラ
デー回転の比例関係は飽和磁界以下の領域でしか、得ら
れず、それ以上の磁界ではファラデー回転は微小の変化
がみられるもののほとんど飽和する（第３図の直線２参
照）と考えられており。
飽和磁界（磁性ガーネットの組成にかかわらず全て２０
０００ｅ以下である）より大きな磁界強度のセンシング
は不可能とされていた。
０００ｅ以下である）より大きな磁界強度のセンシング
は不可能とされていた。
そこで９本発明の技術的課題は上記の問題を解決すべく
安価な磁性ガーネットを用いてヴエルデ定数が常磁性体
に比べて大きくしかもガーネットの飽和磁界を越える磁
界中でもファラデー回転の検出により磁界を制度よく測
定できるファラデー素子を提供することにある。
安価な磁性ガーネットを用いてヴエルデ定数が常磁性体
に比べて大きくしかもガーネットの飽和磁界を越える磁
界中でもファラデー回転の検出により磁界を制度よく測
定できるファラデー素子を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明は磁界センサ用磁性ガーネットとして大きなファ
ラデー回転を有する。Ｂｉドープの磁性ガーネットの開
発を進める過程で以下のような事実を実験的に見いだし
た。
ラデー回転を有する。Ｂｉドープの磁性ガーネットの開
発を進める過程で以下のような事実を実験的に見いだし
た。
（Ｒ３−Ｘ ＢｉＸ） （Ｆｅｓ−ｙＡｙ）０１２（
但し・ＲはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄＴ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうち少なく
とも１種、ＡはＡｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｉｎのうち少なくと
も１種、０，２≦Ｘ≦２．０．０≦Ｙ≦１．０）で表さ
れる磁性ガーネットにおいてはその組成にかかわらず飽
和磁界以上の磁界中では磁界に対しファラデー回転が一
様に直線的に変化し、その変化量も一定であるとすると
いう事実である。これらの磁性ガーネットでは飽和磁界
でのファラデー回転を１とすれば飽和磁界以上でのファ
ラデー回転の増加は〜１Ｏ−５１０ｅであった。
但し・ＲはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄＴ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうち少なく
とも１種、ＡはＡｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｉｎのうち少なくと
も１種、０，２≦Ｘ≦２．０．０≦Ｙ≦１．０）で表さ
れる磁性ガーネットにおいてはその組成にかかわらず飽
和磁界以上の磁界中では磁界に対しファラデー回転が一
様に直線的に変化し、その変化量も一定であるとすると
いう事実である。これらの磁性ガーネットでは飽和磁界
でのファラデー回転を１とすれば飽和磁界以上でのファ
ラデー回転の増加は〜１Ｏ−５１０ｅであった。
しかもこの直線側は２００００ｅまでの磁界まで保たれ
ることが確認された。
ることが確認された。
すなわち飽和磁化以上のヴエルデ定数をＶ２とすればＶ
２はファラデー回転能（飽和磁界での単位長さ当たりの
ファラデー回転）に比例する。
２はファラデー回転能（飽和磁界での単位長さ当たりの
ファラデー回転）に比例する。
例えば、Ｒ２Ｂｉｌ Ｆｅｓ ０１２（ＲはＹ、ＬａＰ
ｒ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｔ
ｂ、 Ｄｙ。
ｒ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、 Ｔ
ｂ、 Ｄｙ。
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうち少なくとも１種）
では波長０．８５μｍの光に対するファラデー回転能は
５５００ｄｅｇ 、／ｃｍであり、Ｖ２は５．５ Ｘ
１００−２ｄｅ 、 ／ ｃ ｍとなる。この値は代表
的な常磁性体ファラデー回転子、Ｚｎ５ｅの０．８５μ
■の波長の光に対するヴエルデ定数、３×１００−３ｄ
ｅ 、 ／ ｃ ｍに比べて約１８倍も大きい。
では波長０．８５μｍの光に対するファラデー回転能は
５５００ｄｅｇ 、／ｃｍであり、Ｖ２は５．５ Ｘ
１００−２ｄｅ 、 ／ ｃ ｍとなる。この値は代表
的な常磁性体ファラデー回転子、Ｚｎ５ｅの０．８５μ
■の波長の光に対するヴエルデ定数、３×１００−３ｄ
ｅ 、 ／ ｃ ｍに比べて約１８倍も大きい。
しかしながらこれらの磁性ガーネットをそのまま磁界セ
ンサのファラデー回転に採用するには問題がある。常磁
性体では磁界とファラデー回転が比例するためファラデ
ー回転の測度精度がそのまま磁界の測度精度となるが、
上記の組成の磁性ガーネットではそうならない。例えば
、上記の組成の磁性ガーネットでは２００００ｅでのフ
ァラデー回転を基準にすれば３００００ｅでのファラデ
ー回転の増加は飽和磁界の大きさにはほとんど依存せず
約１０−２．即ち、１％でしかない。次回が１，５倍に
なったのにもかかわらずファラデー回転が１％しか増加
しないためファラデー回転検出による磁界の測定精度が
非常に悪くなる。測定精度を向上させるには常磁性体に
ように磁界とファラデー回転が比例関係にあることが望
ましい。
ンサのファラデー回転に採用するには問題がある。常磁
性体では磁界とファラデー回転が比例するためファラデ
ー回転の測度精度がそのまま磁界の測度精度となるが、
上記の組成の磁性ガーネットではそうならない。例えば
、上記の組成の磁性ガーネットでは２００００ｅでのフ
ァラデー回転を基準にすれば３００００ｅでのファラデ
ー回転の増加は飽和磁界の大きさにはほとんど依存せず
約１０−２．即ち、１％でしかない。次回が１，５倍に
なったのにもかかわらずファラデー回転が１％しか増加
しないためファラデー回転検出による磁界の測定精度が
非常に悪くなる。測定精度を向上させるには常磁性体に
ように磁界とファラデー回転が比例関係にあることが望
ましい。
そこで１本発明者は磁性ガーネットにおいて飽和磁界以
上で磁界とファラデー回転角が比例関係となるように以
下のような方法を用いた。
上で磁界とファラデー回転角が比例関係となるように以
下のような方法を用いた。
すなわち上記組成の磁性ガーネットを飽和磁界でのファ
ラデー回転が約１８０度（理想的には１８０＋Ｖ２ ’
Ｉ ／Ｍｓ度、但しΩはガーネットの厚さ、ＭＳは飽和
磁界）となるように厚さを調整しファラデー回転子とし
た。ファラデー回転が１８０度ということはファラデー
回転がないことと同じである。すなわちこのようなファ
ラデー回転子における磁界とファラデー回転の関係は第
１図に示すように飽和磁界以上の領域ではほぼ比例関係
か得られる。このように常磁性体の性能となんら変わる
ことなくファラデー回転検出による磁界の測定精度は良
好となる。しかも前述のようにｖ２か常磁性体のヴエル
デ定数にくらべ大きいという長所はそのままである。
ラデー回転が約１８０度（理想的には１８０＋Ｖ２ ’
Ｉ ／Ｍｓ度、但しΩはガーネットの厚さ、ＭＳは飽和
磁界）となるように厚さを調整しファラデー回転子とし
た。ファラデー回転が１８０度ということはファラデー
回転がないことと同じである。すなわちこのようなファ
ラデー回転子における磁界とファラデー回転の関係は第
１図に示すように飽和磁界以上の領域ではほぼ比例関係
か得られる。このように常磁性体の性能となんら変わる
ことなくファラデー回転検出による磁界の測定精度は良
好となる。しかも前述のようにｖ２か常磁性体のヴエル
デ定数にくらべ大きいという長所はそのままである。
［実施例コ
以下に実施例を用いて説明する。
実施例１
酸化鉛、酸化ビスマス、酸化ボロン、酸化テルビウム、
酸化鉄の粉末を混合、溶解した融液からＬＰＥ法により
、非磁性のカルシウム・マグネシウム・ジルコニウム置
換ガドリニウム・ガリウム中ガーネット （（ＧｄＣａ
）３ （ＧａＭｇＺｒ）５０□２）単結晶基板上にＴｂ
２ Ｂ ｉ １Ｆ ｅｓ ０１２の組成を有する磁性ガ
ーネットを４００μ腸の厚さに形成した。この磁性ガー
ネットを飽和磁界（７０００ｅ）で波長０．８５μｍで
ファラデー回転が１８１．３度となるように厚さを３２
７μ■に研磨した。この磁性ガーネットの磁界と波長０
．８５μ−でのファラデー回転角の関係を調べたところ
７００〜２０００００ｅの範囲で第２図に示すような結
果が得られた。すなわちこの磁界強度の範囲で磁界とフ
ァラデー回転角は比例しており、しかもそのヴエルデ定
数は５ 、 ５ ｘ １００−２ｄｅ、／ｃＩＩｌ・Ｏ
ｅとなりＺｎ５ｅにおける３ Ｘ １０−３ｄｅｇ、／
ｃｖ ・Ｏｅに比べて約１８倍も大きかった。
酸化鉄の粉末を混合、溶解した融液からＬＰＥ法により
、非磁性のカルシウム・マグネシウム・ジルコニウム置
換ガドリニウム・ガリウム中ガーネット （（ＧｄＣａ
）３ （ＧａＭｇＺｒ）５０□２）単結晶基板上にＴｂ
２ Ｂ ｉ １Ｆ ｅｓ ０１２の組成を有する磁性ガ
ーネットを４００μ腸の厚さに形成した。この磁性ガー
ネットを飽和磁界（７０００ｅ）で波長０．８５μｍで
ファラデー回転が１８１．３度となるように厚さを３２
７μ■に研磨した。この磁性ガーネットの磁界と波長０
．８５μ−でのファラデー回転角の関係を調べたところ
７００〜２０００００ｅの範囲で第２図に示すような結
果が得られた。すなわちこの磁界強度の範囲で磁界とフ
ァラデー回転角は比例しており、しかもそのヴエルデ定
数は５ 、 ５ ｘ １００−２ｄｅ、／ｃＩＩｌ・Ｏ
ｅとなりＺｎ５ｅにおける３ Ｘ １０−３ｄｅｇ、／
ｃｖ ・Ｏｅに比べて約１８倍も大きかった。
実施例２
酸化鉛、酸化ビスマス、酸化ボロン、酸化ガドリニウム
、酸化鉄１酸化アルミニウムの粉末を混合、溶解した融
液からＬＰＥ法により、非磁性のカルシウム・マグネシ
ウム・ジルコニウム置換ガドリニウム・ガリウム・ガー
ネット（（ＧｄＣａ） ｓ （Ｇ ａＭｇ Ｚ ｒ）
ｓ ０１２］単結晶基板上にＧｄ １．Ｂ Ｂ ｌ
＋、２ Ｆ ６４ Ａｌｌ ｓ ０１２の組成を有する
磁性ガーネットを５００μ麿の厚さに形成した。
、酸化鉄１酸化アルミニウムの粉末を混合、溶解した融
液からＬＰＥ法により、非磁性のカルシウム・マグネシ
ウム・ジルコニウム置換ガドリニウム・ガリウム・ガー
ネット（（ＧｄＣａ） ｓ （Ｇ ａＭｇ Ｚ ｒ）
ｓ ０１２］単結晶基板上にＧｄ １．Ｂ Ｂ ｌ
＋、２ Ｆ ６４ Ａｌｌ ｓ ０１２の組成を有する
磁性ガーネットを５００μ麿の厚さに形成した。
この磁性ガーネットを飽和磁界（１００ｅ）で波長０．
８５μ閣でファラデー回転が１８０．１度となるように
厚さを４００μｍに研磨した。この磁性ガーネットの磁
界と波長ｏ、８５μ−でのファラデー回転角の関係を調
べたところ１０〜２０００００ｅの範囲で第３図に示す
ような結果が得られた。
８５μ閣でファラデー回転が１８０．１度となるように
厚さを４００μｍに研磨した。この磁性ガーネットの磁
界と波長ｏ、８５μ−でのファラデー回転角の関係を調
べたところ１０〜２０００００ｅの範囲で第３図に示す
ような結果が得られた。
即ち、この磁界強度の範囲で磁界とファラデー回転角は
比例しておりしかもそのヴエルデ定数は４ 、 ５ Ｘ
１００−２ｄｅ、／ｃＩ・ＯｅとなりＺｎ５ｅにおけ
る３ ｘ １０−３ｄｅｇ、７ｃｍ ・Ｏｅに比べて約
１５倍も大きかった。
比例しておりしかもそのヴエルデ定数は４ 、 ５ Ｘ
１００−２ｄｅ、／ｃＩ・ＯｅとなりＺｎ５ｅにおけ
る３ ｘ １０−３ｄｅｇ、７ｃｍ ・Ｏｅに比べて約
１５倍も大きかった。
本発明は、上記実施例のみならず、化学式％式％（
ち少なくとも１種、ＡはＡｆＩ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｉｎのう
ち少なくとも１種、０．２≦Ｘ≦２．０．０≦Ｙ≦１．
０）で表せる磁性ガーネットト全般に適用されるもので
ある。また本発明は上記実施例のみならず波長０．８５
μ寵以外波長の光全般に適用されるものである。
ち少なくとも１種、０．２≦Ｘ≦２．０．０≦Ｙ≦１．
０）で表せる磁性ガーネットト全般に適用されるもので
ある。また本発明は上記実施例のみならず波長０．８５
μ寵以外波長の光全般に適用されるものである。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明によれば安価な磁性ガーネッ
トをその２０００００ｅまでの磁界を測定できる磁界セ
ンサ用ファラデー回転子として使用することが可能とな
り、高磁界まで測定できる磁界センサの低価格化、小型
化が可能となった。
トをその２０００００ｅまでの磁界を測定できる磁界セ
ンサ用ファラデー回転子として使用することが可能とな
り、高磁界まで測定できる磁界センサの低価格化、小型
化が可能となった。
第１図はＺｎ５ｅ、磁性ガーネットの磁界とファラデー
回転の関係を示す図、第２図はＲ３−ｘＢ ｉ ｘ）
（Ｆ ｅｓ−ｙ ＡＹ ） ０１２において飽和磁界
でのファラデー回転が１８０＋Ｖ２ ・＃ ／ＭＳ度で
ある場合のファラデー回転と磁界の関係を示す図 第３
図は厚さ４００μｌの、化学式Ｔｂ。 Ｂｉ＋Ｆｅ５０＋２で示される磁性ガーネットの磁界と
ファラデー回転の関係を示す図、第４図は厚さ３２７４
ｇの、化学式Ｇｄ、８Ｂｉ、２Ｆｅ４Ａｆ＋ｆｌ＋２で
示される磁性ガーネットの磁界とファラデー回転の関係
を示す図である。 図中、１・・・Ｚｎ５ｅのファラデー回転を示す直線、
２・・・磁性ガーネットのファラデー回転特性を示す直
線。 以下余白 錦３区 第２図 磁界の強さ
回転の関係を示す図、第２図はＲ３−ｘＢ ｉ ｘ）
（Ｆ ｅｓ−ｙ ＡＹ ） ０１２において飽和磁界
でのファラデー回転が１８０＋Ｖ２ ・＃ ／ＭＳ度で
ある場合のファラデー回転と磁界の関係を示す図 第３
図は厚さ４００μｌの、化学式Ｔｂ。 Ｂｉ＋Ｆｅ５０＋２で示される磁性ガーネットの磁界と
ファラデー回転の関係を示す図、第４図は厚さ３２７４
ｇの、化学式Ｇｄ、８Ｂｉ、２Ｆｅ４Ａｆ＋ｆｌ＋２で
示される磁性ガーネットの磁界とファラデー回転の関係
を示す図である。 図中、１・・・Ｚｎ５ｅのファラデー回転を示す直線、
２・・・磁性ガーネットのファラデー回転特性を示す直
線。 以下余白 錦３区 第２図 磁界の強さ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、化学式（Ｒ＿３＿−＿ＸＢｉ＿Ｘ）（Ｆｅ＿５＿−
＿ＹＡ＿Ｙ）Ｏ＿１＿２（但し、ＲはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうち少なくとも１種、ＡはＡｌ、Ｇａ
、Ｓｃ、Ｉｎのうち少なくとも１種、 ０．２≦Ｘ≦２．０、０≦Ｙ≦１．０）で表される磁性
ガーネットにおいて、飽和磁界でファラデー回転が約１
８０度である厚みを有することを特徴とする磁界センサ
用ファラデー回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130790A JPH03282414A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 磁界センサ用ファラデー回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130790A JPH03282414A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 磁界センサ用ファラデー回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03282414A true JPH03282414A (ja) | 1991-12-12 |
Family
ID=13742743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8130790A Pending JPH03282414A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 磁界センサ用ファラデー回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03282414A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04324817A (ja) * | 1991-04-25 | 1992-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気光学素子及び磁界測定装置 |
| US5198923A (en) * | 1991-01-17 | 1993-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical isolator |
| EP0662698A1 (en) * | 1994-01-07 | 1995-07-12 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Faraday rotator for optical isolator |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8130790A patent/JPH03282414A/ja active Pending
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