JPH0424665B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0424665B2 JPH0424665B2 JP57217157A JP21715782A JPH0424665B2 JP H0424665 B2 JPH0424665 B2 JP H0424665B2 JP 57217157 A JP57217157 A JP 57217157A JP 21715782 A JP21715782 A JP 21715782A JP H0424665 B2 JPH0424665 B2 JP H0424665B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- magneto
- optical element
- magnetic field
- polarizer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 14
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、偏光子、検光子および磁気光学素
子からなり、この磁気光学素子の光フアラデー効
果を利用して電流・磁界を検出する光電流・磁界
センサに関するものである。
子からなり、この磁気光学素子の光フアラデー効
果を利用して電流・磁界を検出する光電流・磁界
センサに関するものである。
従来、この種の光電流・磁界センサとして第１
図に示すものがあつた。図において、１は光源、
２は光フアイバ、３ａは偏光子、４ａは鉛ガラス
からなる磁気光学センサ、５ａは検光子、６は光
フアイバ、７は光受信機である。
図に示すものがあつた。図において、１は光源、
２は光フアイバ、３ａは偏光子、４ａは鉛ガラス
からなる磁気光学センサ、５ａは検光子、６は光
フアイバ、７は光受信機である。
光源１から出た光は、光フアイバ２によつて偏
光子３ａに導かれる。光フアイバ２で導かれた光
は無偏光であるため、偏光子３ａによつて直線偏
光される。いま、磁気光学素子４ａに磁界Ｈが作
用している場合を考えると、この磁気光学素子４
ａに導かれた直線偏光は、光フアラデー効果によ
つて、 Δψ＝V1lH で表わされる回転角だけ回転する。ここでV1は
磁気光学素子４ａを構成している鉛ガラスのヴエ
ルデ定数、ｌは磁気光学素子４ａの長さであり、
これらの値は同一の磁気光学素子では一定である
ので、回転角Δψは磁界Ｈに比例することになる。
磁気光学素子４ａから出た光は、検光子５ａによ
つて光強度変調されたのち、光フアイバア６を経
て光受信機７に導かれ、光電変換される。この光
強度に対応する電気信号を測定することにより、
印加磁界Ｈの大きさを検知することができ、この
印加磁界の発生源が電流であれば、その電流の大
きさを検知できる。
光子３ａに導かれる。光フアイバ２で導かれた光
は無偏光であるため、偏光子３ａによつて直線偏
光される。いま、磁気光学素子４ａに磁界Ｈが作
用している場合を考えると、この磁気光学素子４
ａに導かれた直線偏光は、光フアラデー効果によ
つて、 Δψ＝V1lH で表わされる回転角だけ回転する。ここでV1は
磁気光学素子４ａを構成している鉛ガラスのヴエ
ルデ定数、ｌは磁気光学素子４ａの長さであり、
これらの値は同一の磁気光学素子では一定である
ので、回転角Δψは磁界Ｈに比例することになる。
磁気光学素子４ａから出た光は、検光子５ａによ
つて光強度変調されたのち、光フアイバア６を経
て光受信機７に導かれ、光電変換される。この光
強度に対応する電気信号を測定することにより、
印加磁界Ｈの大きさを検知することができ、この
印加磁界の発生源が電流であれば、その電流の大
きさを検知できる。
以上のように構成された従来の光電流・磁界セ
ンサにおいて、磁気光学素子４ａを構成している
鉛ガラスのヴエルデ定数V1の値は小さく、十分
な感度を得るためには素子の寸法を大きくしなけ
ればならないという欠点があつた。ヴエルデ定数
の値が大きいYIG等の強磁性もあるが、これらは
温度特性が悪いという欠点をもつ。またどのよう
な材質のものであつても、偏光子、検光子および
磁気光学素子はそれぞれ独立の部品として構成さ
れているので、組立精度などの不確定要素が存在
し、信頼性にも欠ける。
ンサにおいて、磁気光学素子４ａを構成している
鉛ガラスのヴエルデ定数V1の値は小さく、十分
な感度を得るためには素子の寸法を大きくしなけ
ればならないという欠点があつた。ヴエルデ定数
の値が大きいYIG等の強磁性もあるが、これらは
温度特性が悪いという欠点をもつ。またどのよう
な材質のものであつても、偏光子、検光子および
磁気光学素子はそれぞれ独立の部品として構成さ
れているので、組立精度などの不確定要素が存在
し、信頼性にも欠ける。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、磁気光学素子と
して、Bi12GeO20，Bi12SiO20などのような光フア
ラデー効果を有する酸化物結晶を用いることによ
り、小型で高感度の光電流・磁界センサを提供す
ることを目的としている。
除去するためになされたもので、磁気光学素子と
して、Bi12GeO20，Bi12SiO20などのような光フア
ラデー効果を有する酸化物結晶を用いることによ
り、小型で高感度の光電流・磁界センサを提供す
ることを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図において、１は光源、２は光フアイ
バ、３ｂは偏光子、４ｂは磁気光学素子、５ｂは
検光子、６は光フアイバ、７は光受信機である。
この例では、磁気光学素子４ｂはBi12GeO20（以
下「BGO」と記す）からなり、その長さｌは、
BGOが有している旋光性によつて、偏光面がち
ようど45°だけ回転し、偏光子３ｂおよび検光子
５ｂの光軸が等価的に45°の関係になるような値
に選ばれている。すなわち、Bi12GeO20単結晶は
旋光性があるため、他の光フアラデー素子のよう
に偏光子・検光子の光軸を物理的に45°にしても
よい特性は得られない。そのため、旋光性による
光の偏光面の回転を補償した光学配置が必要とな
る。この旋光性による光の偏光面の回転を補償し
た関係を等価的に45°と表現している。また偏光
子３ｂおよび検光子５ｂは、磁気光学素子４ｂの
両端に蒸着によつて形成された偏光ビームスプリ
ツタからなつている。
る。第２図において、１は光源、２は光フアイ
バ、３ｂは偏光子、４ｂは磁気光学素子、５ｂは
検光子、６は光フアイバ、７は光受信機である。
この例では、磁気光学素子４ｂはBi12GeO20（以
下「BGO」と記す）からなり、その長さｌは、
BGOが有している旋光性によつて、偏光面がち
ようど45°だけ回転し、偏光子３ｂおよび検光子
５ｂの光軸が等価的に45°の関係になるような値
に選ばれている。すなわち、Bi12GeO20単結晶は
旋光性があるため、他の光フアラデー素子のよう
に偏光子・検光子の光軸を物理的に45°にしても
よい特性は得られない。そのため、旋光性による
光の偏光面の回転を補償した光学配置が必要とな
る。この旋光性による光の偏光面の回転を補償し
た関係を等価的に45°と表現している。また偏光
子３ｂおよび検光子５ｂは、磁気光学素子４ｂの
両端に蒸着によつて形成された偏光ビームスプリ
ツタからなつている。
つぎに動作について説明する。光源１から出た
光は、光フアイバ２を経て偏光子３ｂに達し、直
線偏光に変換され、磁気光学素子４ｂを通つて検
光子５ｂに進む間に、磁気光学素子４ｂを構成し
ているBGOの旋光性によつて偏光面が45°だけ回
転し、このとき磁気光学素子４ｂに磁界Ｈが作用
していれば、偏光面の回転角Δψは Δψ＝（V2Ｈ＋θ）ｌ となる。ここでV2はBGOのヴエルデ定数、θは
その旋光能を表わす。BGOのヴエルデ定数は鉛
ガラスの４〜５倍であるので、第１図に示した従
来のものに比べて偏光面の回転角が４〜５倍にな
り、感度も４〜５倍になる。
光は、光フアイバ２を経て偏光子３ｂに達し、直
線偏光に変換され、磁気光学素子４ｂを通つて検
光子５ｂに進む間に、磁気光学素子４ｂを構成し
ているBGOの旋光性によつて偏光面が45°だけ回
転し、このとき磁気光学素子４ｂに磁界Ｈが作用
していれば、偏光面の回転角Δψは Δψ＝（V2Ｈ＋θ）ｌ となる。ここでV2はBGOのヴエルデ定数、θは
その旋光能を表わす。BGOのヴエルデ定数は鉛
ガラスの４〜５倍であるので、第１図に示した従
来のものに比べて偏光面の回転角が４〜５倍にな
り、感度も４〜５倍になる。
また磁気光学素子４ｂからの出射光の偏光面
は、前述のようにBGOの旋光性によつて45°だけ
回転しているので、偏光子３ｂと検光子５ｂの光
軸が相対的に45°の角度をなしているのと等価で
ある。したがつて偏光子３ｂおよび検光子５ｂを
幾何学的に45°に配置しなくても、最大感度と最
大ダイナミツクレンジを得ることができる。さら
に偏光子３ｂおよび検光子５ｂを磁気光学素子４
ｂの両端面に蒸着した偏光ビームスプリツタで構
成した場合には、各々の占有体積が小さくてす
む。
は、前述のようにBGOの旋光性によつて45°だけ
回転しているので、偏光子３ｂと検光子５ｂの光
軸が相対的に45°の角度をなしているのと等価で
ある。したがつて偏光子３ｂおよび検光子５ｂを
幾何学的に45°に配置しなくても、最大感度と最
大ダイナミツクレンジを得ることができる。さら
に偏光子３ｂおよび検光子５ｂを磁気光学素子４
ｂの両端面に蒸着した偏光ビームスプリツタで構
成した場合には、各々の占有体積が小さくてす
む。
第８図および第４図はこの発明のそれぞれ他の
実施例を示すもので、第３図の場合には、光フア
イバ２から磁気光学素子４ｂに光を磁界Ｈと平行
に入射させ、光フアイバ６へも平行に出射させる
ように構成され、また第４図の場合には、光フア
イバ２から磁気光学素子４ｂへは光を磁界Ｈと直
角に入射させ、光フアイバ６へは平行に出射させ
るように構成されている。いずれの場合にも、第
２図に示したものと同様の効果を奏することはい
うまでもない。
実施例を示すもので、第３図の場合には、光フア
イバ２から磁気光学素子４ｂに光を磁界Ｈと平行
に入射させ、光フアイバ６へも平行に出射させる
ように構成され、また第４図の場合には、光フア
イバ２から磁気光学素子４ｂへは光を磁界Ｈと直
角に入射させ、光フアイバ６へは平行に出射させ
るように構成されている。いずれの場合にも、第
２図に示したものと同様の効果を奏することはい
うまでもない。
以上のようにこの発明によれば、磁気光学素子
として、Bi12GeO20，Bi12SiO20等のヴエルデ定数
の大きい酸化物結晶を使用したので、従来のもの
に比べて著るしく高い感度のものが得られる。ま
た酸化物結晶からなる磁気光学素子は、その旋光
性によつて偏光面を回転させるので、光軸方向の
長さを適当な値、すなわち偏光面を45°＋90°・ｍ
（ただしｍは０または整数）だけ回転させるのに
必要な長さに選定しておくことにより、偏光子お
よび検光子の相対的な角度を等価的に45°の関係
にすることが可能であり、構造を簡略化できる。
また偏光子および検光子を磁気光学素子の両端面
に蒸着によつて設けられた偏光ビームスプリツタ
で構成した場合には、偏光子、検光子および磁気
光学素子が一体となり、さらに小形化、高信頼
化、低価格化が実現できる。
として、Bi12GeO20，Bi12SiO20等のヴエルデ定数
の大きい酸化物結晶を使用したので、従来のもの
に比べて著るしく高い感度のものが得られる。ま
た酸化物結晶からなる磁気光学素子は、その旋光
性によつて偏光面を回転させるので、光軸方向の
長さを適当な値、すなわち偏光面を45°＋90°・ｍ
（ただしｍは０または整数）だけ回転させるのに
必要な長さに選定しておくことにより、偏光子お
よび検光子の相対的な角度を等価的に45°の関係
にすることが可能であり、構造を簡略化できる。
また偏光子および検光子を磁気光学素子の両端面
に蒸着によつて設けられた偏光ビームスプリツタ
で構成した場合には、偏光子、検光子および磁気
光学素子が一体となり、さらに小形化、高信頼
化、低価格化が実現できる。
第１図は従来の光電流・磁界センサの構成を示
すブロツク図、第２図はこの発明の一実施例によ
る光電流・磁界センサの構成を示すブロツク図、
第３図および第４図はこの発明のそれぞれ他の実
施例を示すブロツク図である。 １……光源、２……光フアイバ、３ｂ……偏光
子、４ｂ……磁気光学素子、５ｂ……検光子、６
……光フアイバ、７……光受信機。なお、図中同
一符号は同一又は相当部分を示す。
すブロツク図、第２図はこの発明の一実施例によ
る光電流・磁界センサの構成を示すブロツク図、
第３図および第４図はこの発明のそれぞれ他の実
施例を示すブロツク図である。 １……光源、２……光フアイバ、３ｂ……偏光
子、４ｂ……磁気光学素子、５ｂ……検光子、６
……光フアイバ、７……光受信機。なお、図中同
一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 偏光子、検光子および磁気光学素子を備え、
上記磁気光学素子の光フアラデー効果を利用して
電流または磁界を検出する光電流・磁界センサに
おいて、上記偏光子、検光子の光軸を互いに垂直
あるいは平行に配置し、上記磁気光学素子として
旋光性を有する酸化物結晶を用い、該磁気光学素
子の長さをその旋光性による偏光面の回転角度が
45°になるように選定したことを特徴とする光電
流・磁界センサ。 ２ 上記酸化物結晶は、Bi12GeO20またはBi12
SiO20である特許請求の範囲第１項記載の光電
流・磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217157A JPS59107273A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 光電流・磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217157A JPS59107273A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 光電流・磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107273A JPS59107273A (ja) | 1984-06-21 |
| JPH0424665B2 true JPH0424665B2 (ja) | 1992-04-27 |
Family
ID=16699741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57217157A Granted JPS59107273A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 光電流・磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107273A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06100642B2 (ja) * | 1984-09-29 | 1994-12-12 | 株式会社東芝 | 光応用磁界センサ |
| JPS61243380A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-29 | Mitsubishi Electric Corp | 光電流・磁界センサ |
| JPS63292084A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Japan Atom Energy Res Inst | 磁界センサ |
| JP5756966B2 (ja) | 2009-05-21 | 2015-07-29 | アダマンド株式会社 | 電流測定装置 |
| CN105026937B (zh) * | 2013-03-07 | 2018-05-01 | 安达满株式会社 | 电流测量装置 |
| CN105699748A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-06-22 | 南通市天源安全设备有限公司 | 具有信号采集功能的输配线路交流同相电位带电显示器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5737277A (en) * | 1980-08-18 | 1982-03-01 | Hitachi Ltd | Measuring device for magnetic field |
| JPS57196165A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Iwatsu Electric Co Ltd | Light intensity modulation measuring device |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP57217157A patent/JPS59107273A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5737277A (en) * | 1980-08-18 | 1982-03-01 | Hitachi Ltd | Measuring device for magnetic field |
| JPS57196165A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Iwatsu Electric Co Ltd | Light intensity modulation measuring device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107273A (ja) | 1984-06-21 |
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