JPH07167897A - 光磁界センサ - Google Patents
光磁界センサInfo
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- JPH07167897A JPH07167897A JP5313414A JP31341493A JPH07167897A JP H07167897 A JPH07167897 A JP H07167897A JP 5313414 A JP5313414 A JP 5313414A JP 31341493 A JP31341493 A JP 31341493A JP H07167897 A JPH07167897 A JP H07167897A
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- optical
- garnet film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １ＰＳ級を満足できる磁性ガーネット膜を磁
気光学素子として用い得るようにする。 【構成】 定格実効磁界を H0 としたとき、偏光面の相
対角が 45(deg)である偏光子１４，１７間に設置した磁
性ガーネット膜のファラデイ回転角が、 351.3×H0
(-0.969)(deg) 以上で、且つ 4.896×10-5 H0 2−0.0944
H0＋55.52(deg)以下であることを特徴とする。
気光学素子として用い得るようにする。 【構成】 定格実効磁界を H0 としたとき、偏光面の相
対角が 45(deg)である偏光子１４，１７間に設置した磁
性ガーネット膜のファラデイ回転角が、 351.3×H0
(-0.969)(deg) 以上で、且つ 4.896×10-5 H0 2−0.0944
H0＋55.52(deg)以下であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光磁界センサに関し、
さらに詳しくは、磁気光学素子のファラデイ効果を利用
して、導電線の周囲に発生する磁界強度から、該導電線
中を流れる交流電流の計測をなすようにした光磁界セン
サの改良に係るものである。
さらに詳しくは、磁気光学素子のファラデイ効果を利用
して、導電線の周囲に発生する磁界強度から、該導電線
中を流れる交流電流の計測をなすようにした光磁界セン
サの改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、変電所での配電盤とか、ビル
内，工場内等に設置される小型変電所の配電盤において
は、配線された導電線中を流れる交流電流を計測するた
めの磁界センサとして、現在のところ誘導起電力を利用
したトランス型の電流センサが主流を占めている。前記
磁界センサは、電磁誘導により導電線の周囲に発生する
２次電流を測定して、該導電線中を流れる交流電流を計
測するものであるが、この種の磁界センサにおいては、
電磁ノイズの影響を受けて必ずしも正確な測定をなし得
ないこと、又、装置自体が比較的大型で大重量であるこ
と等の問題があり、このために最近では、電磁ノイズの
影響を受け難い絶縁体で構成され、小型且つ軽量で低コ
ストな磁界センサとして、磁気光学素子のファラデイ効
果を利用した光磁界センサが開発されている。
内，工場内等に設置される小型変電所の配電盤において
は、配線された導電線中を流れる交流電流を計測するた
めの磁界センサとして、現在のところ誘導起電力を利用
したトランス型の電流センサが主流を占めている。前記
磁界センサは、電磁誘導により導電線の周囲に発生する
２次電流を測定して、該導電線中を流れる交流電流を計
測するものであるが、この種の磁界センサにおいては、
電磁ノイズの影響を受けて必ずしも正確な測定をなし得
ないこと、又、装置自体が比較的大型で大重量であるこ
と等の問題があり、このために最近では、電磁ノイズの
影響を受け難い絶縁体で構成され、小型且つ軽量で低コ
ストな磁界センサとして、磁気光学素子のファラデイ効
果を利用した光磁界センサが開発されている。
【０００３】而して、前記ファラデイ効果を利用する光
磁界センサにおいては、磁気光学素子として種々の磁気
光学材料を用いられるが、該磁気光学材料は、その材料
に固有の旋光特性があり、旋光特性の大きな磁気光学材
料を用いて高感度の光磁界センサを構成し得ることが知
られている。
磁界センサにおいては、磁気光学素子として種々の磁気
光学材料を用いられるが、該磁気光学材料は、その材料
に固有の旋光特性があり、旋光特性の大きな磁気光学材
料を用いて高感度の光磁界センサを構成し得ることが知
られている。
【０００４】ここで、鉛ガラス等の反磁性体又は常磁性
体における旋光性，つまり、ヴェルデ定数は、約 1×10
-3(deg/Oe/cm) であるが、この程度の旋光特性で電流セ
ンサを構成する場合には、磁界に対する感度を高めるた
めに磁気光学素子自体を大きくせざるを得ない。つま
り、例えば、鉛ガラスを磁気光学素子に用いた周回積分
型電流センサでは、そのセンサ部の外径寸法が、約 3cm
×10cm×10cm程度のようにかなり大きくなるのを避けら
れない。
体における旋光性，つまり、ヴェルデ定数は、約 1×10
-3(deg/Oe/cm) であるが、この程度の旋光特性で電流セ
ンサを構成する場合には、磁界に対する感度を高めるた
めに磁気光学素子自体を大きくせざるを得ない。つま
り、例えば、鉛ガラスを磁気光学素子に用いた周回積分
型電流センサでは、そのセンサ部の外径寸法が、約 3cm
×10cm×10cm程度のようにかなり大きくなるのを避けら
れない。
【０００５】一方、これに対して、旋光特性が 1×10-3
(deg/Oe/cm) と比較的大きい磁性ガーネット膜を用いる
光磁界センサにおいては、その磁気光学素子自体の厚さ
が数十μｍ程度のように薄くとも大きな感度を得ること
が可能であり、且つこれに加えてセンサ部の外径寸法に
ついても約 10cm3程度と非常に小さくできるという利点
がある。
(deg/Oe/cm) と比較的大きい磁性ガーネット膜を用いる
光磁界センサにおいては、その磁気光学素子自体の厚さ
が数十μｍ程度のように薄くとも大きな感度を得ること
が可能であり、且つこれに加えてセンサ部の外径寸法に
ついても約 10cm3程度と非常に小さくできるという利点
がある。
【０００６】次に、現在までに開発された磁性ガーネッ
ト膜を用いる磁界センサの基本構成を図１に示す。即
ち、図１に示す装置構成において、光源１１から出射さ
れる光は、光ガイドファイバ１２，レンズ１３を順次に
経て、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと呼ぶ）１
４により直角に屈折して直線偏光とされ、且つ半波長板
１５を通って直線偏光の偏光面が45度回転された上で、
磁性ガーネット膜１６ａに入射され、該磁性ガーネット
膜１６ａを通過する際に、予め加えられている被測定磁
界（以下、単に磁界と呼ぶ）の強さに応じて旋光され、
このために、偏光面が回転された光は、次の検光子であ
るＰＢＳ１７を通過するとき、磁界の強さに対応した強
度になり、これがレンズ１８で光ガイドファイバ１９に
集光され、且つ光検出器２０に導かれて光電変換され
る。ここで、前記半波長板１５によって偏光面を回転さ
せるのは、磁界が交流磁界の場合に、光磁界センサから
該磁界の強さに対応した出力を得るためであり、且つそ
の回転角を45度としたのは、該半波長板１５に４回対称
性を与えることで、光磁界センサの製作を容易にするた
めである。又、この構成の光磁界センサにおいては、磁
界に対する感度を最大にするために、前記磁性ガーネッ
ト膜１６ａを磁界の向きに垂直に配置させてある。な
お、前記半波長板１５と磁性ガーネット膜１６ａとは、
その配置を入れ換えても特性上に大きな差異はない。
ト膜を用いる磁界センサの基本構成を図１に示す。即
ち、図１に示す装置構成において、光源１１から出射さ
れる光は、光ガイドファイバ１２，レンズ１３を順次に
経て、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと呼ぶ）１
４により直角に屈折して直線偏光とされ、且つ半波長板
１５を通って直線偏光の偏光面が45度回転された上で、
磁性ガーネット膜１６ａに入射され、該磁性ガーネット
膜１６ａを通過する際に、予め加えられている被測定磁
界（以下、単に磁界と呼ぶ）の強さに応じて旋光され、
このために、偏光面が回転された光は、次の検光子であ
るＰＢＳ１７を通過するとき、磁界の強さに対応した強
度になり、これがレンズ１８で光ガイドファイバ１９に
集光され、且つ光検出器２０に導かれて光電変換され
る。ここで、前記半波長板１５によって偏光面を回転さ
せるのは、磁界が交流磁界の場合に、光磁界センサから
該磁界の強さに対応した出力を得るためであり、且つそ
の回転角を45度としたのは、該半波長板１５に４回対称
性を与えることで、光磁界センサの製作を容易にするた
めである。又、この構成の光磁界センサにおいては、磁
界に対する感度を最大にするために、前記磁性ガーネッ
ト膜１６ａを磁界の向きに垂直に配置させてある。な
お、前記半波長板１５と磁性ガーネット膜１６ａとは、
その配置を入れ換えても特性上に大きな差異はない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成による光磁界センサの場合には、加えられている磁界
の大きさに対するセンサ出力の直線性が悪い。ここで、
該センサ出力とは、交流磁界が光磁界センサに印加され
たときに、光検出器２０から出力される検出信号中の交
流電圧成分の実効値を直流電圧成分で除した値であり、
この場合、交流電圧成分と直流電圧成分との分離及び除
算は、前記光検出器２０の以降に組み込まれる電気回路
によって行なう。
成による光磁界センサの場合には、加えられている磁界
の大きさに対するセンサ出力の直線性が悪い。ここで、
該センサ出力とは、交流磁界が光磁界センサに印加され
たときに、光検出器２０から出力される検出信号中の交
流電圧成分の実効値を直流電圧成分で除した値であり、
この場合、交流電圧成分と直流電圧成分との分離及び除
算は、前記光検出器２０の以降に組み込まれる電気回路
によって行なう。
【０００８】そして、前記センサ出力の直線性が悪くな
るのは、前記磁性ガーネット膜１６ａが位相格子の役割
りを果たす迷路状の磁区を有していることに起因する。
もし回析光を全て取り込むことができるのであれば、加
えられる磁界の大きさに対して線形なセンサ出力を得ら
れるのであるが、前記構成による光磁界センサにおいて
は、前記光検出器２０の直前の光ガイドファイバ１９を
磁性ガーネット膜１６ａに最も接近させた場合でも、取
り込まれる光は、０次回折光と１次回折光との半分程度
だけになるために、磁界の大きさに対するセンサ出力の
直線性の悪化を避けることができず、結果的には、交流
大電流を測定するための光磁界センサに求められる１Ｐ
Ｓ級の比誤差を満足できない。
るのは、前記磁性ガーネット膜１６ａが位相格子の役割
りを果たす迷路状の磁区を有していることに起因する。
もし回析光を全て取り込むことができるのであれば、加
えられる磁界の大きさに対して線形なセンサ出力を得ら
れるのであるが、前記構成による光磁界センサにおいて
は、前記光検出器２０の直前の光ガイドファイバ１９を
磁性ガーネット膜１６ａに最も接近させた場合でも、取
り込まれる光は、０次回折光と１次回折光との半分程度
だけになるために、磁界の大きさに対するセンサ出力の
直線性の悪化を避けることができず、結果的には、交流
大電流を測定するための光磁界センサに求められる１Ｐ
Ｓ級の比誤差を満足できない。
【０００９】前記１ＰＳ級の比誤差とは、ＪＥＣ（電気
規格調査会標準規格）が定める任意磁界に対するセンサ
出力の直線性を示すものであって、次式(1) によって定
義される。 R ＝ (K0−K)／K × 100 (％) ‥‥(1) ここで、該式(1) 中，R ＝比誤差， K0 ＝（定格実効磁
界 H0 を印加したときのセンサ出力）／定格実効磁界 H
0 ，K ＝（任意磁界を印加したときのセンサ出力）／
（任意磁界）であり、定格実効磁界 H0 は、光磁界セン
サの使用目的によって異なる。そして、この比誤差 R
の値が 0(%) であるということは、磁界の大きさとセン
サ出力との間に完全な直線関係があるものと云え、且つ
又、ここで、ＪＥＣが定める１ＰＳ級の比誤差 R につ
いては、先に述べたように、光磁界センサでの出力の直
線性を示す規格の１つであり、該比誤差 R が、定格実
効磁界 H0 において、＜± 1.0％，0.2H0 の磁界におい
て、＜± 1.5％，0.05 H0 の磁界において、＜± 3.0％
の各範囲内に収まる規格のことである。
規格調査会標準規格）が定める任意磁界に対するセンサ
出力の直線性を示すものであって、次式(1) によって定
義される。 R ＝ (K0−K)／K × 100 (％) ‥‥(1) ここで、該式(1) 中，R ＝比誤差， K0 ＝（定格実効磁
界 H0 を印加したときのセンサ出力）／定格実効磁界 H
0 ，K ＝（任意磁界を印加したときのセンサ出力）／
（任意磁界）であり、定格実効磁界 H0 は、光磁界セン
サの使用目的によって異なる。そして、この比誤差 R
の値が 0(%) であるということは、磁界の大きさとセン
サ出力との間に完全な直線関係があるものと云え、且つ
又、ここで、ＪＥＣが定める１ＰＳ級の比誤差 R につ
いては、先に述べたように、光磁界センサでの出力の直
線性を示す規格の１つであり、該比誤差 R が、定格実
効磁界 H0 において、＜± 1.0％，0.2H0 の磁界におい
て、＜± 1.5％，0.05 H0 の磁界において、＜± 3.0％
の各範囲内に収まる規格のことである。
【００１０】又、一方では、例えば、特開平 5-126924
号公報には、前記直線性を改善するために回折光の全て
を非球面レンズにより集光して、光ガイドファイバに入
射させる手段が提案されている。しかし、この提案の場
合は、非球面レンズを使用することによって光学系全体
のアラインメントが困難になるばかりか、高価な非球面
レンズを付加する必要上センサ自体の価格が増すという
好ましくない不都合がある。
号公報には、前記直線性を改善するために回折光の全て
を非球面レンズにより集光して、光ガイドファイバに入
射させる手段が提案されている。しかし、この提案の場
合は、非球面レンズを使用することによって光学系全体
のアラインメントが困難になるばかりか、高価な非球面
レンズを付加する必要上センサ自体の価格が増すという
好ましくない不都合がある。
【００１１】本発明は、このような従来の問題点を解消
するためになされたもので、その目的とするところは、
１ＰＳ級を満足できる磁性ガーネット膜のファラデイ回
転角（以下、θF とする）を見出し、且つ該磁性ガーネ
ット膜を磁気光学素子として用いるようにした光磁界セ
ンサ，ここでは、光学系全体のアラインメントが比較的
容易な図１に記載の光磁界センサにおいて、１ＰＳ級の
比誤差を満足し得て、安価な光磁界センサを提供するこ
とである。
するためになされたもので、その目的とするところは、
１ＰＳ級を満足できる磁性ガーネット膜のファラデイ回
転角（以下、θF とする）を見出し、且つ該磁性ガーネ
ット膜を磁気光学素子として用いるようにした光磁界セ
ンサ，ここでは、光学系全体のアラインメントが比較的
容易な図１に記載の光磁界センサにおいて、１ＰＳ級の
比誤差を満足し得て、安価な光磁界センサを提供するこ
とである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明に係る光磁界センサは、定格実効磁界を
H0 としたとき、偏光面の相対角が 45(deg)である偏光
子と検光子の間に設置した磁性ガーネット膜のファラデ
イ回転角が、 351.3×H0 (-0.969)(deg) 以上で且つ 4.8
96×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)以下であることを
特徴とするものである。
ために、本発明に係る光磁界センサは、定格実効磁界を
H0 としたとき、偏光面の相対角が 45(deg)である偏光
子と検光子の間に設置した磁性ガーネット膜のファラデ
イ回転角が、 351.3×H0 (-0.969)(deg) 以上で且つ 4.8
96×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)以下であることを
特徴とするものである。
【００１３】即ち、一層具体的には、定格実効磁界 H0
が 1000(Oe) 以下において、前記図１に示す装置構成で
の光ガイドファイバ１２の直後のレンズ１３から出射さ
れる光が、ＰＢＳ１４，半波長板１５，磁性ガーネット
膜１６ａに代えて用いられ、351.3×H0 (-0.969)(deg)
＜θF ＜ 4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)の条
件を満足する YbTb 系磁性ガーネット膜１６，ＰＢＳ１
７を夫々に経た上で、レンズ１８により光ガイドファイ
バ１９へ導かれるようにしたことを特徴としている。
が 1000(Oe) 以下において、前記図１に示す装置構成で
の光ガイドファイバ１２の直後のレンズ１３から出射さ
れる光が、ＰＢＳ１４，半波長板１５，磁性ガーネット
膜１６ａに代えて用いられ、351.3×H0 (-0.969)(deg)
＜θF ＜ 4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)の条
件を満足する YbTb 系磁性ガーネット膜１６，ＰＢＳ１
７を夫々に経た上で、レンズ１８により光ガイドファイ
バ１９へ導かれるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
【作用】本発明による光磁界センサにおいて、従来の光
磁界センサと異なる部分は、磁気光学素子として用いる
磁性ガーネットのθF 値の範囲を限定し、これによって
前記１ＰＳ級の比誤差 R値を満足させることである。
磁界センサと異なる部分は、磁気光学素子として用いる
磁性ガーネットのθF 値の範囲を限定し、これによって
前記１ＰＳ級の比誤差 R値を満足させることである。
【００１５】ここで、本発明者らの実験に徴すると、種
々の組成比による YbTb 系磁性ガーネット膜を磁気光学
素子として用いた光磁界センサにおける比誤差を測定し
たところ，磁性ガーネットの飽和に要する磁界 HS が増
加すると、同一定格磁界という条件下で同一磁界におけ
る比誤差が減少する傾向が見られた。これは、磁界 HS
が大きいほど１ＰＳ級を満足するための磁界範囲が広い
ことを意味している。
々の組成比による YbTb 系磁性ガーネット膜を磁気光学
素子として用いた光磁界センサにおける比誤差を測定し
たところ，磁性ガーネットの飽和に要する磁界 HS が増
加すると、同一定格磁界という条件下で同一磁界におけ
る比誤差が減少する傾向が見られた。これは、磁界 HS
が大きいほど１ＰＳ級を満足するための磁界範囲が広い
ことを意味している。
【００１６】本発明者らは、該磁界 HS が最大である Y
bTb 系ガーネット膜において、膜厚の異なる磁性ガーネ
ット膜，つまり、θF 値の異なる種々の磁性ガーネット
膜を磁気光学素子として用いた場合での光磁界センサに
おける比誤差R の値を測定した結果、θF 値が増加する
と、比誤差R の値もまた増加することが分かった。しか
し、この反面で、比誤差R の値を小さくするために、θ
F 値を小さくすると感度が低下することを避けられな
い。現在、実用化されている光磁界センサの中で、比較
的感度が高いとされる周回積分型鉛ガラスで得られる変
調度は約 1％である。ここで、該変調度とは、交流磁界
が光磁界センサに印加された場合での光検出器からの出
力信号の交流成分の実効値と直流成分との比率を指して
いる。つまり、磁性ガーネット膜を磁気光学素子として
適用する光磁気センサにおいては、その磁性ガーネット
膜の変調度が1％以上になるθF 値を有することが必要
とされる。
bTb 系ガーネット膜において、膜厚の異なる磁性ガーネ
ット膜，つまり、θF 値の異なる種々の磁性ガーネット
膜を磁気光学素子として用いた場合での光磁界センサに
おける比誤差R の値を測定した結果、θF 値が増加する
と、比誤差R の値もまた増加することが分かった。しか
し、この反面で、比誤差R の値を小さくするために、θ
F 値を小さくすると感度が低下することを避けられな
い。現在、実用化されている光磁界センサの中で、比較
的感度が高いとされる周回積分型鉛ガラスで得られる変
調度は約 1％である。ここで、該変調度とは、交流磁界
が光磁界センサに印加された場合での光検出器からの出
力信号の交流成分の実効値と直流成分との比率を指して
いる。つまり、磁性ガーネット膜を磁気光学素子として
適用する光磁気センサにおいては、その磁性ガーネット
膜の変調度が1％以上になるθF 値を有することが必要
とされる。
【００１７】そこで、本発明に係る光磁界センサでは、
先にも述べたように、定格実効磁界H0 が 1000(Oe) 以
下で、 351.3×H0 (-0.969)(deg) ＜θF ＜ 4.896×10-5
H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)の旋光特性を有する磁性ガ
ーネット膜を磁気光学素子として用いるものであり、こ
の結果、本発明による光磁界センサの場合には、定格実
効磁界 H0 が 1000(Oe) 以下において、１ＰＳ級の比誤
差R を満足し、且つ合わせて変調度が 1％以上になる。
先にも述べたように、定格実効磁界H0 が 1000(Oe) 以
下で、 351.3×H0 (-0.969)(deg) ＜θF ＜ 4.896×10-5
H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)の旋光特性を有する磁性ガ
ーネット膜を磁気光学素子として用いるものであり、こ
の結果、本発明による光磁界センサの場合には、定格実
効磁界 H0 が 1000(Oe) 以下において、１ＰＳ級の比誤
差R を満足し、且つ合わせて変調度が 1％以上になる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明に係る光磁界センサの一実施例
につき、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。
につき、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。
【００１９】図１は、先にも述べたように、磁性ガーネ
ット膜を用いる磁界センサの基本構成を示す慨略図であ
る。本発明の一実施例を適用した磁界センサは、具体化
された構成の一例として、図１に示す構成の場合、先
ず、磁界 HS が最大である YbTb 系ガーネット(Yb1.0Tb
0.7 Bi1.3)Fe5O12 を GGG単結晶基板上にエピタキシャ
ル成長法で成膜させた磁性ガーネット膜１６を用い、該
磁性ガーネット膜１６を磁気光学素子とし、且つその膜
厚を種々に異ならせて所期の光磁界センサを得る。ここ
で、前記各膜厚による磁性ガーネット膜１６において、
波長850nm の光で測定したθF 値は、夫々に 0.417, 4,
16.22, 22.47, 24.43, 29.92, 34.68, 及び39.57 (de
g) であった。
ット膜を用いる磁界センサの基本構成を示す慨略図であ
る。本発明の一実施例を適用した磁界センサは、具体化
された構成の一例として、図１に示す構成の場合、先
ず、磁界 HS が最大である YbTb 系ガーネット(Yb1.0Tb
0.7 Bi1.3)Fe5O12 を GGG単結晶基板上にエピタキシャ
ル成長法で成膜させた磁性ガーネット膜１６を用い、該
磁性ガーネット膜１６を磁気光学素子とし、且つその膜
厚を種々に異ならせて所期の光磁界センサを得る。ここ
で、前記各膜厚による磁性ガーネット膜１６において、
波長850nm の光で測定したθF 値は、夫々に 0.417, 4,
16.22, 22.47, 24.43, 29.92, 34.68, 及び39.57 (de
g) であった。
【００２０】次いで、波長850nm の LED光を、図１の構
成における光ガイドファイバ１２に入射させ、先に述べ
たのと同様に、該光を光磁気センサ内に導くと共に、こ
のとき、該光磁気センサ内での磁性ガーネット膜１６に
対しては、垂直方向に 50Hzの交流磁界を実効値で 100
〜1000(Oe)印加させ、この状態でセンサ出力の直線性を
評価した。この結果を磁界に対する各変調度の直線性と
して夫々に図２のグラフに示してある。即ち、この図２
から明らかなように、θF 値が大きくなるほど、その直
線性が悪くなることが分かる。
成における光ガイドファイバ１２に入射させ、先に述べ
たのと同様に、該光を光磁気センサ内に導くと共に、こ
のとき、該光磁気センサ内での磁性ガーネット膜１６に
対しては、垂直方向に 50Hzの交流磁界を実効値で 100
〜1000(Oe)印加させ、この状態でセンサ出力の直線性を
評価した。この結果を磁界に対する各変調度の直線性と
して夫々に図２のグラフに示してある。即ち、この図２
から明らかなように、θF 値が大きくなるほど、その直
線性が悪くなることが分かる。
【００２１】従って、前記結果から、 1000(Oe) 以下の
任意の定格実効磁界 H0 において、１ＰＳ級の比誤差を
満足し、且つ変調度 1％以上を満足するθF 値の範囲を
限定した。即ち、前記１ＰＳ級の比誤差を満足するθF
値は、次式(2) のように表わすことができる。 θF ＜ 4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg) ‥‥(2) なお、ここで、１ＰＳ級の比誤差を満足するというの
は、0.2H0 の磁界において、± 1.5％を満足するか否か
によって判断した。そして、これは、１ＰＳ級の比誤差
範囲の設定において、該0.2H0 の磁界での比誤差を満足
させることが最も難しいからである。又、前記変調度 1
％以上を満足するθF 値は、次式(3) のように表わすこ
とができる。 θF ＞ 351.3×H0 (-0.969)(deg) ‥‥(3) 従って、これらの各式(2),(3) から求めようとするθF
値の範囲は、次式(4)のようになる。 351.3×H0 (-0.969)(deg) ＜θF ＜ 4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg) ‥‥(4) つまり、このようにして求めた前記θF 値の範囲を図３
に示すが、該範囲を有する YbTb 系磁性ガーネット膜を
磁気光学素子に適用することによって、１ＰＳ級の比誤
差及び変調度 1％以上を夫々に満足する光磁界センサを
容易に作製し得るのである。
任意の定格実効磁界 H0 において、１ＰＳ級の比誤差を
満足し、且つ変調度 1％以上を満足するθF 値の範囲を
限定した。即ち、前記１ＰＳ級の比誤差を満足するθF
値は、次式(2) のように表わすことができる。 θF ＜ 4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg) ‥‥(2) なお、ここで、１ＰＳ級の比誤差を満足するというの
は、0.2H0 の磁界において、± 1.5％を満足するか否か
によって判断した。そして、これは、１ＰＳ級の比誤差
範囲の設定において、該0.2H0 の磁界での比誤差を満足
させることが最も難しいからである。又、前記変調度 1
％以上を満足するθF 値は、次式(3) のように表わすこ
とができる。 θF ＞ 351.3×H0 (-0.969)(deg) ‥‥(3) 従って、これらの各式(2),(3) から求めようとするθF
値の範囲は、次式(4)のようになる。 351.3×H0 (-0.969)(deg) ＜θF ＜ 4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg) ‥‥(4) つまり、このようにして求めた前記θF 値の範囲を図３
に示すが、該範囲を有する YbTb 系磁性ガーネット膜を
磁気光学素子に適用することによって、１ＰＳ級の比誤
差及び変調度 1％以上を夫々に満足する光磁界センサを
容易に作製し得るのである。
【００２２】
【発明の効果】以上、実施例によって詳述したように、
本発明の光磁界センサによれば、定格実効磁界 H0 が 1
000(Oe) 以下で、 351.3×H0 (-0.969)(deg) ＜θF ＜
4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)の旋光特性を
有する磁性ガーネット膜を磁気光学素子に用いたから、
電流測定用磁界センサに求められる規格１ＰＳ級の比誤
差及び変調度 1％以上を夫々に満足し、且つ併せて、小
型，軽量でアラインメントが容易な光磁気センサを安価
に提供し得るという優れた特長がある。
本発明の光磁界センサによれば、定格実効磁界 H0 が 1
000(Oe) 以下で、 351.3×H0 (-0.969)(deg) ＜θF ＜
4.896×10-5 H0 2−0.0944H0＋55.52(deg)の旋光特性を
有する磁性ガーネット膜を磁気光学素子に用いたから、
電流測定用磁界センサに求められる規格１ＰＳ級の比誤
差及び変調度 1％以上を夫々に満足し、且つ併せて、小
型，軽量でアラインメントが容易な光磁気センサを安価
に提供し得るという優れた特長がある。
【図１】本発明の一実施例による磁性ガーネット膜を用
いた磁界センサの基本構成を示す慨略図である。
いた磁界センサの基本構成を示す慨略図である。
【図２】同実施例での定格実効磁界 H0 が 1000(Oe) 以
下におけるθF 値の異なる磁性ガーネット膜を用いた磁
気光学素子によって構成する各光磁界センサからの出力
特性を夫々に示すグラフである。
下におけるθF 値の異なる磁性ガーネット膜を用いた磁
気光学素子によって構成する各光磁界センサからの出力
特性を夫々に示すグラフである。
【図３】同実施例での１ＰＳ級の比誤差及び変調度 1％
以上を夫々に満足する光磁界センサにおけるθF 値の範
囲を説明するグラフである。
以上を夫々に満足する光磁界センサにおけるθF 値の範
囲を説明するグラフである。
１１ 光源 １２ 光ガイドファイバ １３ レンズ １４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ） １５ 半波長板 １６ 磁性ガーネット膜 １７ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ） １８ レンズ １９ 光ガイドファイバ ２０ 光検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 定格実効磁界を H0 としたとき、偏光面
の相対角が 45(deg)である偏光子と検光子の間に設置し
た磁性ガーネット膜のファラデイ回転角が、351.3×H0
(-0.969)(deg) 以上で且つ 4.896×10-5 H02−0.0944H0
＋55.52(deg)以下であることを特徴とする光磁界セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313414A JP3052709B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 光磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313414A JP3052709B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 光磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167897A true JPH07167897A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3052709B2 JP3052709B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=18041005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313414A Expired - Fee Related JP3052709B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 光磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052709B2 (ja) |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5313414A patent/JP3052709B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3052709B2 (ja) | 2000-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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