JPH0582889B2 - - Google Patents

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JPH0582889B2
JPH0582889B2 JP60067179A JP6717985A JPH0582889B2 JP H0582889 B2 JPH0582889 B2 JP H0582889B2 JP 60067179 A JP60067179 A JP 60067179A JP 6717985 A JP6717985 A JP 6717985A JP H0582889 B2 JPH0582889 B2 JP H0582889B2
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JP
Japan
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light
polarizer
polarization
opposite direction
reflected
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JP60067179A
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Osamu Koike
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Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直線偏光をセンサ部に伝搬してその
伝搬時と、反射した戻り光の伝搬時において偏光
状態が物理量の変化に応じて変化した場合に、そ
の変化を計測する反射型光センサに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention is directed to propagating linearly polarized light to a sensor section and changing the polarization state in response to changes in physical quantities during the propagation and during the propagation of reflected return light. The present invention relates to a reflective optical sensor that measures the change when the change occurs.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は従来の反射型光センサの構成を示す。
この反射型光センサは、先ずレーザ光源1から発
射したレーザ光が偏光子2を通して直線偏光にな
る。この直線偏光がハーフミラー3を通してセン
サ部4の入射端に入射し、このセンサ部4を伝搬
して、このセンサ部4において温度、磁界、電
界、圧力など何等かの被検出物理量の変化を受
け、伝搬光の偏光状態が変化する。更に、反射鏡
5により反射された戻り光が再度センサ部4を伝
搬し、ここでも同様に偏光状態が変化して、セン
サ部4の出射端から出射してハーフミラー3に入
射する。このハーフミラー3では戻り光の約半分
の光量がそれぞれ透過し、反射する。そのうち、
反射光は、方位が偏光子2と一致させたウオラス
トンプリズムから成る検光子6により分離され、
それぞれ光検出器7及び8に導かれる。この光検
出器7及び8では、前述した物理量の変化に応じ
た光強度信号が得られる。
FIG. 5 shows the configuration of a conventional reflective optical sensor.
In this reflective optical sensor, first, laser light emitted from a laser light source 1 passes through a polarizer 2 and becomes linearly polarized light. This linearly polarized light enters the incident end of the sensor section 4 through the half mirror 3, propagates through the sensor section 4, and is subject to changes in some physical quantity to be detected, such as temperature, magnetic field, electric field, pressure, etc. , the polarization state of the propagating light changes. Furthermore, the return light reflected by the reflecting mirror 5 propagates through the sensor section 4 again, the polarization state changes here as well, and the light is emitted from the output end of the sensor section 4 and enters the half mirror 3. This half mirror 3 transmits and reflects approximately half of the amount of the returned light. One of these days,
The reflected light is separated by an analyzer 6 consisting of a Wollaston prism whose orientation matches that of the polarizer 2,
guided to photodetectors 7 and 8, respectively. The photodetectors 7 and 8 obtain light intensity signals corresponding to changes in the physical quantities described above.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、上記した反射型光センサでは、
偏光状態の変化を受けた戻り光をハーフミラー3
で反射させていることから、光検出器7及び8に
入射する光の強度がレーザ光源1からのレーザ光
の強度と比較して非常に減衰してしまう。例え
ば、レーザ光の光強度をI0とし、偏光子2におけ
る光損失を0%、ハーフミラー3における光損失
を0%、透過率を50%及び反射率を50%、センサ
部4における光損失を0%、反射鏡5における反
射率を100%とそれぞれ仮定すると、光検出器7
及び8が受光する光量合計I1は、 I1≒I0×0.5×1×0.5 =0.25I0 (1) となる。その結果、光センサの測定精度が低下し
てしまう。
However, in the above-mentioned reflective optical sensor,
Half mirror 3 returns the returned light that has undergone a change in polarization state.
As a result, the intensity of the light incident on the photodetectors 7 and 8 is greatly attenuated compared to the intensity of the laser light from the laser light source 1. For example, the light intensity of the laser beam is I 0 , the optical loss in the polarizer 2 is 0%, the optical loss in the half mirror 3 is 0%, the transmittance is 50%, the reflectance is 50%, and the optical loss in the sensor part 4. Assuming that the reflectance at the reflector 5 is 0% and the reflectance at the reflector 5 is 100%, the photodetector 7
The total amount of light I 1 received by and 8 is as follows: I 1 ≈I 0 ×0.5 × 1 × 0.5 = 0.25I 0 (1). As a result, the measurement accuracy of the optical sensor deteriorates.

また、上記した反射型光センサでは、戻り光の
うち約半分の光量がハーフミラー3を透過して、
偏光子2を通してレーザ光源1にまで戻つてしま
うことから、レーザ光源1のレーザ光の強度が変
動してしまう欠点があつた。その対策としてレー
ザ光源1とハーフミラー3との間に光アイソレー
タを挿入することが考えられるが、構造が複雑に
なる。
In addition, in the above-mentioned reflective optical sensor, about half of the returned light passes through the half mirror 3,
Since the light returns to the laser light source 1 through the polarizer 2, there is a drawback that the intensity of the laser light from the laser light source 1 fluctuates. As a countermeasure to this, it is possible to insert an optical isolator between the laser light source 1 and the half mirror 3, but the structure becomes complicated.

本発明は、上記した欠点を鑑みてなされたもの
であり、その目的は、光検出器の受光量を多くし
て、測定精度を向上させると共に、レーザ光源の
戻り光を除去して、レーザ光を安定化し、更に、
構造の複雑化を避けた反射型光センサを提供する
ことである。
The present invention was made in view of the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to increase the amount of light received by a photodetector to improve measurement accuracy, and to eliminate return light from a laser light source to improve laser light. to stabilize and further,
It is an object of the present invention to provide a reflective optical sensor that avoids complicating the structure.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような目的を達成させるため、本発明は、
従来の偏光子2、ハーフミラー3及び検光子6の
代わりに、第1の偏光子と、偏波面を実質的に
45°回転させるフアラデー回転素子と、第1の偏
光子に対してフアラデー回転素子による偏波面の
回転角度45°と適合(望ましくは一致)する方位
を有する第2の偏光子を設けている。
In order to achieve such an objective, the present invention
Instead of the conventional polarizer 2, half mirror 3, and analyzer 6, a first polarizer and a polarization plane substantially
A Faraday rotation element that rotates the polarization plane by 45 degrees and a second polarizer having an orientation that matches (preferably coincides with) the rotation angle of 45 degrees of the plane of polarization by the Faraday rotation element with respect to the first polarizer are provided.

第1及び第2の偏光子の代表例としては、偏光
ビームスプリツタやフランテイラープリズムがあ
る。偏光ビームスプリツタの基本構造は、断面二
等辺三角形状の三角柱プリズムを2個用意し、そ
の2個のプリズムの最も大きい側面を対向させ
て、偏光膜を介して接合したものである。グラン
テイラープリズムは、2個の複屈折性プリズム
(物質例:方解石、水晶)を空気層又は等方性物
質の薄膜を介在して構成したものである。
Typical examples of the first and second polarizers include a polarizing beam splitter and a Fran-Taylor prism. The basic structure of a polarizing beam splitter is to prepare two triangular prisms each having an isosceles triangular cross section, and to connect the two prisms with their largest sides facing each other via a polarizing film. The Glan-Taylor prism is composed of two birefringent prisms (material examples: calcite, quartz) with an air layer or a thin film of an isotropic material interposed therebetween.

第1の偏光子は、順方向において入射光を直線
偏光にして出射させ、逆方向において第2の偏光
子とフアラデー回転素子を通して実質的に90°偏
波面が回転された戻り光を反射する。第2の偏光
子は、順方向において上記した方位を有して入射
光を透過させ、逆方向において戻り光のうち、そ
の第2の偏光子の方位と平行な方位成分を透過
し、垂直な方位成分を反射する。第1及び第2の
偏光子による反射光はそれぞれ光検出器に導かれ
る。
The first polarizer converts the incident light into linearly polarized light and outputs the linearly polarized light in the forward direction, and reflects the returned light whose polarization plane has been rotated by substantially 90° through the second polarizer and the Faraday rotation element in the reverse direction. The second polarizer has the above-described orientation in the forward direction and transmits the incident light, and in the reverse direction transmits the component of the returned light in the direction parallel to the direction of the second polarizer, and in the direction perpendicular to the direction of the second polarizer. Reflects the azimuth component. The reflected light from the first and second polarizers is each guided to a photodetector.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の主要部を示す構成図である。
He−Neレーザ光源1からのレーザ光(波長:
633nm)が第1の偏光ビームスプリツタ9に入射
して直線偏光になる。この直線偏光はフアラデー
回転素子10に入射する。フアラデー回転素子1
0は、磁気光学媒体(FR−5:HOYA(株)製)1
1と、この磁気光学媒体11に磁界を印加するた
めの磁石12とから構成されている。この磁気光
学媒体11内に透過した直線偏光は、本例の磁気
光学媒体が常磁性体であることから、光の進行方
向に対して左まわりに実質的に45°だけその偏波
面を回転して出射する。フアラデー回転素子10
の出射光は、方位が第1の偏光ビームスプリツタ
9に対して左まわりに実質的に45°回転した第2
の偏光ビームスプリツタ13に入射して損失なく
透過する。なお、第2の偏光ビームスプリツタ1
3の方位角45°は、上記したフアラデー回転角45°
に対応していることから、フアラデー回転角に多
少のずれを生じた場合は、そのずれ相当分を調整
することになる(以下、ずれ相当分の調整につい
ては同様。)。上記透過光は、第1図に示す如く第
2の偏光ビームスプリツタ13とこの第2の偏光
ビームスプリツタ13の出射光を逆方向に反射さ
せる反射鏡5との間に設置されるセンサ部4に伝
搬して温度、磁界、電界及び圧力などの被検出物
理量の変化により偏光状態に変化を受けて出射
し、反射鏡5により反射された戻り光が再びセン
サ部4に伝搬して同様に偏光状態に変化を受け
て、逆方向に第2の偏光ビームスプリツタ13に
入射する。第2の偏光ビームスプリツタ13にお
いて、戻り光による入射光のうち第2の偏光ビー
ムスプリツタ13の方位と平行な方位成分を持つ
光を透過し、第2の偏光ビームスプリツタ13の
方位に垂直な方位成分を持つ光を反射する。第2
の偏光ビームスプリツタ13による反射光は第1
の光検出器7(シリコンPINフオトダイオード)
に受光される。第2の偏光ビームスプリツタ13
の透過光は逆方向にフアラデー回転素子10の磁
気光学媒体11に伝搬して光の進行方向に対して
右まわりに実質的に45°回転して出射する。そし
て、その出射光は逆方向に第1の偏光ビームスプ
リツタ9に入射して、その第1の偏光ビームスプ
リツタ9の方位に対して直線偏光面の方位が実質
的に90°回転されていることから、第1の偏光ビ
ームスプリツタにより反射される。この反射光は
第2の光検出器8(シリコンPINフオトダイオー
ド)に受光される。したがつて、光検出器7及び
8は、前述した被検出物理量の変化に対応した光
量を計測する。
FIG. 1 is a block diagram showing the main parts of the present invention.
Laser light from He-Ne laser light source 1 (wavelength:
633 nm) enters the first polarizing beam splitter 9 and becomes linearly polarized light. This linearly polarized light is incident on the Faraday rotation element 10. Faraday rotation element 1
0 is a magneto-optical medium (FR-5: manufactured by HOYA Corporation) 1
1, and a magnet 12 for applying a magnetic field to the magneto-optic medium 11. Since the magneto-optic medium of this example is a paramagnetic material, the linearly polarized light transmitted into the magneto-optic medium 11 rotates its plane of polarization substantially by 45 degrees counterclockwise with respect to the direction of travel of the light. and emit light. Faraday rotation element 10
The emitted light from the second polarizing beam splitter 9 has an orientation substantially rotated counterclockwise by 45 degrees with respect to the first polarizing beam splitter 9.
The light enters the polarized beam splitter 13 and is transmitted without loss. Note that the second polarizing beam splitter 1
The azimuth angle of 3 is 45°, which is the Faraday rotation angle of 45° mentioned above.
Therefore, if there is a slight deviation in the Faraday rotation angle, the amount corresponding to the deviation must be adjusted (hereinafter, the same applies to the adjustment of the amount equivalent to the deviation). As shown in FIG. 1, the transmitted light is transmitted to a sensor section installed between a second polarizing beam splitter 13 and a reflecting mirror 5 that reflects the light emitted from the second polarizing beam splitter 13 in the opposite direction. 4, the polarization state changes due to changes in physical quantities to be detected, such as temperature, magnetic field, electric field, and pressure, and the returned light is emitted.The returned light is reflected by the reflector 5 and propagates to the sensor section 4 again in the same manner. After undergoing a change in the polarization state, the light beam enters the second polarization beam splitter 13 in the opposite direction. The second polarizing beam splitter 13 transmits light having an azimuth component parallel to the azimuth of the second polarizing beam splitter 13 among the incident light due to the return light, and transmits the light having an azimuth component parallel to the azimuth of the second polarizing beam splitter 13. Reflects light with a vertical azimuth component. Second
The light reflected by the polarized beam splitter 13 is the first
Photodetector 7 (silicon PIN photodiode)
The light is received by the Second polarizing beam splitter 13
The transmitted light propagates in the opposite direction to the magneto-optic medium 11 of the Faraday rotation element 10, and is output after being rotated substantially 45° clockwise with respect to the direction in which the light travels. Then, the emitted light enters the first polarizing beam splitter 9 in the opposite direction, and the orientation of the linearly polarized plane is substantially rotated by 90 degrees with respect to the orientation of the first polarizing beam splitter 9. Therefore, it is reflected by the first polarizing beam splitter. This reflected light is received by the second photodetector 8 (silicon PIN photodiode). Therefore, the photodetectors 7 and 8 measure the amount of light corresponding to the change in the physical quantity to be detected described above.

そして、本発明において、レーザ光源1から発
射されるとレーザ光の光強度をI0として、第1及
び第2の偏光ビームスプリツタ9,13、並びに
フアラデー回転素子10の磁気光学媒体11の各
光損失を0%とし、その他従来例と同様であると
すれば、光検出器7及び8に受光される光量合計
I1は I1≒I0 (2) となり、従来例の0.25I0と比較して4倍に相当す
る光量が得られ、その結果、測定精度(S/N
比)を向上させることができる。
In the present invention, each of the first and second polarizing beam splitters 9 and 13 and the magneto-optic medium 11 of the Faraday rotation element 10 is Assuming that the optical loss is 0% and other conditions are the same as in the conventional example, the total amount of light received by photodetectors 7 and 8 is
I 1 becomes I 1 ≒ I 0 (2), and compared to the conventional example of 0.25I 0 , a light amount equivalent to four times is obtained, and as a result, the measurement accuracy (S/N
ratio) can be improved.

また、反射鏡5で反射された戻り光が第1及び
第2の偏光ビームスプリツタ9及び13に反射さ
れて、レーザ光源1に戻らないことから、レーザ
光源が発射するレーザ光の安定化を確保すること
ができる。
Furthermore, since the return light reflected by the reflecting mirror 5 is reflected by the first and second polarizing beam splitters 9 and 13 and does not return to the laser light source 1, it is possible to stabilize the laser light emitted by the laser light source. can be secured.

第2図〜第4図は、センサ部4とその周辺の構
成の実施例を示す。
FIGS. 2 to 4 show examples of the configuration of the sensor section 4 and its surroundings.

先ず、第2図はセンサ部として方解石、水晶、
雲母、偏波保存光フアイバーなどの複屈折性物質
14、具体的には1/4、1/8波長板などの位相差板
を使用し、その複屈折の主軸方向を、第2の偏光
ビームスプリツタ13から順方向に出射される出
射光の偏波面に対して実質的に45°傾けている。
本例では、一定温度の下で、入射光が複屈折性物
質14を伝搬し、反射鏡5により反射された戻り
光が再び複屈折性物質14を伝搬することによ
り、楕円偏光になつて第2の偏光ビームスプリツ
タ13に入射する。そこで、温度の変化を受けた
場合、前述した楕円偏光状態が変化する。本例で
は複屈折性物質14の複屈折の主軸を実質的に
45°傾けて、温度変化による楕円偏光状態の変化
を利用しているが、第2の偏光ビームスプリツタ
13からの出射光の偏光方向と相異する方向に複
屈折性物質14の複屈折の主軸を傾けさえすれ
ば、伝搬光の偏光状態を変えることができる。
First, Figure 2 shows calcite, quartz,
A birefringent material 14 such as mica or polarization-maintaining optical fiber, specifically a retardation plate such as a 1/4 or 1/8 wavelength plate, is used, and the main axis direction of the birefringence is directed to the second polarized beam beam. The plane of polarization of the output light emitted from the pritter 13 in the forward direction is substantially inclined at 45 degrees.
In this example, the incident light propagates through the birefringent material 14 at a constant temperature, and the return light reflected by the reflecting mirror 5 propagates through the birefringent material 14 again, becoming elliptically polarized light. The light beam enters the polarized beam splitter 13 of No. 2. Therefore, when the temperature changes, the elliptically polarized state described above changes. In this example, the main axis of birefringence of the birefringent substance 14 is substantially
By tilting it at 45 degrees, the change in the elliptical polarization state due to temperature change is utilized. The polarization state of propagating light can be changed just by tilting the principal axis.

第3図は、互いに直交する偏波面を有する光を
実質的に相互に干渉なく伝搬することのできる偏
波保存光フアイバを利用した温度に関する反射型
光センサの実施例である。本例では、入射光(第
2の偏光ビームスプリツタ13から出射される直
線偏光)の偏光方向に対して、偏波保存光フアイ
バリード部15の断面において互いに直交する複
屈折の主軸(X軸及びY軸)のうち、一方の主軸
方向を適合(望ましくは一致)させて、その偏波
保存光フアイバリード部15に入射光を入射させ
る。この入射光はリード部15の内部で偏波面を
保持して伝搬する。この伝搬光は、光フアイバ回
転型偏波モード結合器16を通して、前述した2
つの主軸(X軸及びY軸)を実質的に45°回転さ
せた、互いに直交する2つの主軸(X′軸及び
Y′軸)方向の偏波モード光に分岐させて、次の
偏波保存光フアイバセンサ部17を伝搬する。こ
こで、光フアイバ回転型偏波モード結合器16と
しては、放電加工によりリード部15の主軸(X
軸及びY軸)方向とセンサ部17の主軸(X′軸
及びY′軸)とが互いに実質的に45°相異するよう
に結合したものを使用する。結合部の長さはリー
ド部15とセンサ部17のビート長より短い有限
な長さとしているが、長さゼロの結合部による接
続でもよい。また、有限な長さの空間又は等方性
物質を主軸の異なる2つのリード部とセンサ部1
7の間に結合部として配置してもよい。
FIG. 3 shows an embodiment of a reflective optical sensor for temperature using a polarization-maintaining optical fiber that can propagate light having planes of polarization orthogonal to each other without substantially mutual interference. In this example, the main axes of birefringence (X-axis and Y-axis), the directions of one of the principal axes are matched (preferably coincident), and the incident light is made to enter the polarization-maintaining optical fiber lead section 15. This incident light propagates inside the lead portion 15 while maintaining its polarization plane. This propagating light passes through the optical fiber rotating polarization mode coupler 16 and passes through the above-mentioned two
The two principal axes (X' and Y axes) are rotated by 45° and are orthogonal to each other.
The polarization mode light is split into polarization mode light in the (Y' axis) direction and propagated through the next polarization preserving optical fiber sensor section 17. Here, as the optical fiber rotating type polarization mode coupler 16, the main axis (X
The main axes (X'-axis and Y'-axis) of the sensor section 17 are connected so that they are substantially different from each other by 45 degrees. Although the length of the coupling portion is a finite length shorter than the beat length of the lead portion 15 and the sensor portion 17, the connection may be made by a coupling portion having zero length. In addition, a space with a finite length or an isotropic material can be connected to two lead parts with different main axes and the sensor part 1.
It may be arranged as a joint between 7 and 7.

センサ部17は温度の変化を一層受けやすくす
るために、ボビン18の側面に巻かれている。こ
のボビン18は、断面が円形であり、その熱膨張
係数がリード部15とセンサ部17よりも大きい
金属でつくられている。上記偏波モード光は、こ
のようなセンサ部17を通して反射鏡5(センサ
部17の終端面に反射膜を付着している場合に
は、反射膜)で反射されて、再びセンサ部17を
通して結合器16に戻る。即ち、センサ部17は
第2の偏光子13とその第2の偏光子13の出射
光を逆方向に反射させる反射面(反射鏡5又はセ
ンサ部17の終端面に付着される反射膜)との間
に設置される。このとき、センサ部17では、温
度変化により2つの主軸(X′軸及びY′軸)方向
の各偏波モード光が異なる位相変化を受け、その
結果、両偏波モード間には温度変化による位相差
が生じる。この戻り光による互いに直交する2つ
の主軸(X′軸及びY′軸)方向の偏波モード光は、
結合器16を通して合成され、互いに直交する2
つの主軸(X軸及びY軸)方向の偏波モード光と
してリード部15を伝搬する。そして、この偏波
モード光はリード部15の出射端から出射され、
第2の偏光ビームスプリツタ13に逆方向に入射
する。
The sensor section 17 is wound around the side surface of the bobbin 18 in order to be more susceptible to temperature changes. The bobbin 18 has a circular cross section and is made of a metal whose thermal expansion coefficient is larger than that of the lead portion 15 and the sensor portion 17. The polarized mode light passes through the sensor section 17, is reflected by the reflecting mirror 5 (or the reflective film if a reflective film is attached to the end surface of the sensor section 17), and is coupled through the sensor section 17 again. Return to vessel 16. That is, the sensor section 17 includes a second polarizer 13 and a reflecting surface (a reflective film attached to the reflective mirror 5 or the end surface of the sensor section 17) that reflects the emitted light of the second polarizer 13 in the opposite direction. installed between. At this time, in the sensor unit 17, each polarization mode light in the two principal axes (X' axis and Y' axis) undergoes a different phase change due to the temperature change, and as a result, there is a difference between the two polarization modes due to the temperature change. A phase difference occurs. The polarization mode light in the directions of the two mutually orthogonal principal axes (X' axis and Y' axis) due to this returned light is
are combined through a coupler 16 and are orthogonal to each other.
The light propagates through the lead portion 15 as polarization mode light in two principal axes (X-axis and Y-axis) directions. Then, this polarization mode light is emitted from the output end of the lead section 15,
The light enters the second polarized beam splitter 13 in the opposite direction.

本例によれば、リード部15における外乱の影
響を除去することができるので、感度の高い光セ
ンサを実現できる。リード部15を長くしても2
つの偏波モード間に位相差を発生させないことか
ら、遠隔センシングが可能になる。
According to this example, the influence of disturbance on the lead portion 15 can be removed, so a highly sensitive optical sensor can be realized. Even if the lead part 15 is lengthened, 2
Since no phase difference is generated between the two polarization modes, remote sensing becomes possible.

第4図は、前実施例と同様の偏波保存光フアイ
バを利用した磁界に関する反射型光センサの実施
例である。本例では、入射光(第2の偏光ビーム
スプリツタ13から出射される直線偏光)の偏光
方向に対して、偏波保存光フアイバ19の断面に
おいて互いに直交する2つの複屈折の主軸(X軸
およびY軸)を実質的に45°回転させて、その偏
波保存光フアイバ19に入射光を入射させる。こ
の入射光は偏波保存光フアイバ19に入射する
と、2つの主軸(X軸及びY軸)の偏波成分とな
り、互いに偏波面を保持したまま光フアイバ19
中に伝搬する。光フアイバ19の終端側では反射
鏡5で反射され、再び光フアイバ19に戻るが、
その間に、位相差板として1/4波長板20と磁界
Hが印加された磁気光学物質21(例えば、常磁
性体(FR−5:HOYA(株)製)、反磁性体(FD−
5:同製)及び強磁性体(YIG(Y3Fe5O12))な
ど)を2回通るために、偏波面は実質的に90°回
転し、非相反である磁気光学効果により両偏波モ
ード間に磁界Hの変化に応じた位相差が生じる。
そして、戻り光は光フアイバ19の出射端から出
射され、第2の偏光ビームスプリツタ13に逆方
向に入射する。本例でも第3図に示した実施例と
同様な効果を奏する。
FIG. 4 shows an embodiment of a reflective optical sensor for magnetic fields using a polarization-maintaining optical fiber similar to the previous embodiment. In this example, two principal axes of birefringence (X-axis and the Y-axis) by substantially 45°, and the incident light is made to enter the polarization-maintaining optical fiber 19. When this incident light enters the polarization-maintaining optical fiber 19, it becomes polarized components of two main axes (X-axis and Y-axis), and the optical fiber 19 maintains the plane of polarization.
propagate inside. At the end of the optical fiber 19, it is reflected by the reflecting mirror 5 and returns to the optical fiber 19, but
In between, a quarter-wave plate 20 as a retardation plate and a magneto-optical material 21 to which a magnetic field H is applied (for example, a paramagnetic material (FR-5: manufactured by HOYA Corporation), a diamagnetic material (FD-
5: the same product) and a ferromagnetic material (such as YIG (Y 3 Fe 5 O 12 ))), the plane of polarization is essentially rotated by 90°, and due to the non-reciprocal magneto-optic effect, both polarizations are A phase difference occurs between the wave modes in accordance with changes in the magnetic field H.
The returned light is then emitted from the output end of the optical fiber 19 and enters the second polarizing beam splitter 13 in the opposite direction. This example also produces the same effects as the example shown in FIG.

本発明の変形例としては、先ず、第1及び第2
の偏光ビームスプリツタ9,13の代わりにそれ
ぞれグランテイラープリズムを偏光子として使用
してもよい。また、第3図において、結合器16
の代わりに、偏波保存光フアイバリード部15の
2つの複屈折の主軸(X軸及びY軸)に対して実
質的に45°傾けた方位を持つ偏光子を使用し、ま
た、偏波保存光フイアバセンサ部17(ボビン部
18を含む。)の代わりに、前述した複屈折性物
質やKDP(KH2PO4)、ニオブ酸リチウム
(LiNbO3)、BSO(Bi12SiO)などの電気光学性物
質(被検出物理量:電界)などを使用してもよ
い。
As a modification of the present invention, first, the first and second
Glan-Taylor prisms may be used as polarizers instead of the polarizing beam splitters 9 and 13, respectively. In addition, in FIG. 3, the coupler 16
Instead, a polarizer having an orientation substantially tilted by 45 degrees with respect to the two principal axes of birefringence (X-axis and Y-axis) of the polarization-maintaining optical fiber lead section 15 is used; Instead of the optical fiber sensor section 17 (including the bobbin section 18), the above-mentioned birefringent material, KDP (KH 2 PO 4 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), BSO (Bi 12 SiO), or other electro-optical material can be used. A substance (physical quantity to be detected: electric field) or the like may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の通り、本発明の反射型光センサによれ
ば、光検出器で受光される光量を従来例と対比し
て4倍も多くして、測定精度を向上させることが
でき、また反射鏡で反射されたほとんどの戻り光
を光検出器に入射させ、レーザ光源側へのもれを
防止することができ、更に、全体の構造を簡素化
することができる。
As described above, according to the reflective optical sensor of the present invention, the amount of light received by the photodetector can be increased four times compared to the conventional example, improving measurement accuracy. Most of the reflected return light can be made incident on the photodetector to prevent it from leaking to the laser light source side, and furthermore, the overall structure can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の主要部を示す構成図、第2
図、第3図及び第4図はそれぞれセンサ部とその
周辺の実施例を示す構成図、並びに第5図は従来
の反射型光センサを示す構成図である。 1……レーザ光源、4……センサ部、5……反
射鏡、7,8……光検出器、9……第1の偏光ビ
ームスプリツタ、10……フアラデー回転素子、
11……磁気光学媒体、12……磁石、13……
第2の偏光ビームスプリツタ、14……複屈折性
物質、15……偏波保存光フアイバリード部、1
6……光フアイバ回転型偏波モード結合器、17
……偏波保存光フアイバセンサ部、18……ボビ
ン、19……偏波保存光フアイバ、20……1/4
波長板、21……磁気光学媒体。
Fig. 1 is a configuration diagram showing the main parts of the present invention;
3 and 4 are block diagrams showing embodiments of the sensor section and its surroundings, respectively, and FIG. 5 is a block diagram showing a conventional reflective optical sensor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Laser light source, 4... Sensor section, 5... Reflector, 7, 8... Photodetector, 9... First polarization beam splitter, 10... Faraday rotation element,
11...Magneto-optical medium, 12...Magnet, 13...
Second polarizing beam splitter, 14...birefringent material, 15...polarization maintaining optical fiber lead section, 1
6... Optical fiber rotating polarization mode coupler, 17
...Polarization preserving optical fiber sensor section, 18...Bobbin, 19...Polarization preserving optical fiber, 20...1/4
Wave plate, 21...magneto-optical medium.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入射光を直線偏光にして出射させ、逆方向か
らの戻り光を反射させる第1の偏光子と、前記第
1の偏光子の出射光を入射させて、その入射光の
偏光方向を磁界中でフアラデー効果により実質的
に45°回転させて出射させるフアラデー回転素子
と、前記フアラデー回転素子の出射光の偏光方向
に方位を適合させて、その出射光を透過させて出
射させ、逆方向からの戻り光を反射させる第2の
偏光子と、前記第2の偏光子とその第2の偏光子
の出射光を逆方向に反射させる反射面との間に設
置され、前記第2の偏光子の出射光を伝搬させる
と共に、その伝搬光を前記反射面で反射させた戻
り光を逆方向に伝搬させて、被検出物理量の変化
に応じてその伝搬光の偏光状態を変化させるセン
サ部と、前記サンサ部を伝搬した戻り光を逆方向
から前記第2の偏光子に入射させて、一部反射さ
せた反射光の強度を光検出する第1の光検出器
と、前記第2の偏光子を透過した残余の戻り光を
逆方向から前記フアラデー回転素子に透過させて
光の進行方向に対して、更に実質的に45°回転さ
せた透過光を逆方向から前記第1の偏光子に入射
させて反射させた反射光の強度を光検出する第2
の光検出器とを具備していることを特徴とする反
射型光センサ。 2 センサ部が被屈折性物質であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の反射型光セン
サ。 3 センサ部が偏波保存光フアイバであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の反射型光
センサ。 4 センサ部が磁気光学性物質であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の反射型光セン
サ。 5 センサ部が電気光学性物質であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の反射型光セン
サ。
[Scope of Claims] 1. A first polarizer that converts incident light into linearly polarized light and emits it and reflects the returning light from the opposite direction; A Faraday rotation element that rotates the polarization direction of the light by substantially 45° in a magnetic field due to the Faraday effect and outputs the light; and a Faraday rotation element that adapts the orientation to the polarization direction of the output light of the Faraday rotation element and transmits the output light and outputs it. a second polarizer that reflects the returning light from the opposite direction; and a reflective surface that reflects the emitted light of the second polarizer in the opposite direction; The output light of the second polarizer is propagated, and the returned light that is reflected by the reflective surface is propagated in the opposite direction, and the polarization state of the propagated light is changed according to the change in the physical quantity to be detected. a first photodetector that makes the return light propagated through the sensor section incident on the second polarizer from the opposite direction and detects the intensity of the partially reflected reflected light; The remaining returned light that has passed through the second polarizer is transmitted from the opposite direction to the Faraday rotation element, and the transmitted light is further rotated substantially by 45 degrees with respect to the traveling direction of the light, and the transmitted light is then transmitted from the opposite direction to the first polarizer. A second photodetector detects the intensity of the reflected light that is incident on the polarizer and reflected.
A reflective optical sensor comprising: a photodetector. 2. The reflective optical sensor according to claim 1, wherein the sensor portion is a refractable material. 3. The reflective optical sensor according to claim 1, wherein the sensor section is a polarization-maintaining optical fiber. 4. The reflective optical sensor according to claim 1, wherein the sensor portion is made of a magneto-optical material. 5. The reflective optical sensor according to claim 1, wherein the sensor portion is an electro-optic material.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02257041A (en) * 1989-03-30 1990-10-17 Yokogawa Electric Corp Device for measuring light reflectance
JP2986295B2 (en) * 1992-12-08 1999-12-06 松下電器産業株式会社 Optical isolator
US5818626A (en) * 1994-08-29 1998-10-06 Agfa Division, Bayer Corp. Method and apparatus for optical isolation
JP5374762B2 (en) * 2006-11-08 2013-12-25 株式会社グローバルファイバオプティックス Reflective birefringence measuring device
JP5365367B2 (en) * 2009-06-24 2013-12-11 セイコーエプソン株式会社 Magnetic sensor

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