JPH07181205A - Optical measuring apparatus - Google Patents

Optical measuring apparatus

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JPH07181205A
JPH07181205A JP5328201A JP32820193A JPH07181205A JP H07181205 A JPH07181205 A JP H07181205A JP 5328201 A JP5328201 A JP 5328201A JP 32820193 A JP32820193 A JP 32820193A JP H07181205 A JPH07181205 A JP H07181205A
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JP
Japan
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light
optical
magneto
measuring
optical path
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Application number
JP5328201A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Tatsukawa
美紀 達川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an excellent optical measuring apparatus which enables the measuring of a magnetic field or a current with a high accuracy utilizing an magnetooptical effect. CONSTITUTION:2-wavelength light is emitted from a two-wave light source 21. Control light with a frequency omega passes through a control light path 11. Measuring light with the frequency omega+DELTA omega is admitted to a measuring light path 12 and after turned to a circularly polarized light with a lambda/4 plate 24a, it is transmitted through a magnetooptical medium 1 to undergo a Faraday rotation according to the intensity of a magnetic field. The measuring light subjected to the Faraday rotation is turned to a linearly polarized light again with the lambda/4 plate 24b again, overlapped with the control light passing through the control light path 11 with a beam combiner 9 and passes through a polarizer 3 to be incident into a photo detector 5 as hetrodyne interfering light. A detection signal is inputted into a phase change detection circuit 22 to detect a variation of a phase thereby enabling the measuring of changes in the length of the measuring light path according to a mag netic field or a current.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学効果を利用し
て磁界や電流などの物理的変量を測定する光応用測定装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical application measuring device for measuring a physical variable such as a magnetic field or an electric current by utilizing a magneto-optical effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、光応用測定装置は、磁気光学効
果の一つである磁気誘導複屈折効果(光が磁性体を透過
するときに現れる複屈折現象)を利用して、磁界や電流
などの物理的変量を測定する装置である。以下には、こ
のような光応用測定装置として、代表的な2つの例を示
す。
2. Description of the Related Art In general, an optical application measuring device utilizes a magnetic induction birefringence effect (a birefringence phenomenon that appears when light passes through a magnetic substance), which is one of the magneto-optical effects, to generate magnetic fields, currents, etc. Is a device for measuring the physical variable of. Two typical examples of such an optical application measuring device will be shown below.

【0003】まず、図5は、ファラデー効果を利用した
光応用測定装置であり、磁気光学媒質1と、光源2、偏
光子3、偏光ビームスプリッタ4、2つの光検出器5
a,5b、および偏波面回転角検出回路6から構成され
ている。ここで、ファラデー効果とは、直線偏光の光波
が、磁界中に配置した磁気光学媒質内を透過する際に、
左右の円偏光に対する屈折率が異なるために偏光面が磁
界の強さに比例した角度だけ回転する現象である。
First, FIG. 5 shows an optical application measuring apparatus utilizing the Faraday effect, which includes a magneto-optical medium 1, a light source 2, a polarizer 3, a polarizing beam splitter 4, and two photodetectors 5.
a, 5b, and a polarization plane rotation angle detection circuit 6. Here, the Faraday effect means that when a linearly polarized light wave is transmitted through a magneto-optical medium arranged in a magnetic field,
This is a phenomenon in which the plane of polarization rotates by an angle proportional to the strength of the magnetic field due to the difference in refractive index for left and right circularly polarized light.

【0004】すなわち、この装置を使用して磁界または
電流などの物理的変量を測定する場合には、まず、光源
2から発した光を偏光子3によって直線偏光に変換し、
磁界中に配置された磁気光学媒質1を透過させてファラ
デー回転させる。次に、この磁気光学媒質1から出射し
た直線偏光を、偏光ビームスプリッタ4により、直交す
る2つの偏光成分(x成分とy成分)に分離し、このx
成分とy成分の直線偏光を2つの光検出器5a,5bに
それぞれ入射して電気信号に変換する。最終的に、偏波
面回転角検出回路6において、x成分とy成分の電気信
号からこの2つの成分の測定光強度比を求めて偏波面の
回転角を検出し、この回転角から磁界または電流を求め
る。
That is, when measuring a physical variable such as a magnetic field or an electric current using this device, first, the light emitted from the light source 2 is converted into linearly polarized light by the polarizer 3,
The magneto-optical medium 1 arranged in the magnetic field is transmitted to rotate the Faraday. Next, the linearly polarized light emitted from the magneto-optical medium 1 is separated into two orthogonal polarization components (x component and y component) by the polarization beam splitter 4, and this x component
The linearly polarized components of the component and the y component are made incident on the two photodetectors 5a and 5b, respectively, and converted into electric signals. Finally, in the polarization plane rotation angle detection circuit 6, the rotation angle of the polarization plane is detected from the measured light intensity ratio of these two components from the electrical signals of the x component and the y component, and the magnetic field or current is detected from this rotation angle. Ask for.

【0005】次に、図6は、干渉法を利用した光応用測
定装置であり、ファラデー効果を示す磁気光学媒質1
と、コヒーレント光源7、ビームスプリッタ8、ビーム
コンバイナ9、光検出器5、および位相差検出回路10
から構成されている。この装置においては、磁界によっ
て光の屈折率が変化することを利用している。
Next, FIG. 6 shows an optical application measuring apparatus using the interferometry, which shows a magneto-optical medium 1 exhibiting the Faraday effect.
, Coherent light source 7, beam splitter 8, beam combiner 9, photodetector 5, and phase difference detection circuit 10
It consists of This device utilizes the fact that the refractive index of light changes due to a magnetic field.

【0006】すなわち、この装置を使用して磁界または
電流などの物理的変量を測定する場合には、まず、コヒ
ーレント光源7から発した光をビームスプリッタ8によ
り分割して、磁界中を通らない参照光路11と、磁界中
に配置された磁気光学媒質1を通る測定光路12とをそ
れぞれ通過させる。この場合、参照光路11と測定光路
12との光路長差は、磁界の強さに比例して変化する。
そして、このように参照光路11および測定光路12を
通過した2光波をビームコンバイナ9で干渉させ、電気
信号に変換する。最終的に、位相差検出回路10によっ
て、この干渉光の電気信号から測定光強度を求めて位相
差を検出し、磁界または電流を求める。
That is, when measuring a physical variable such as a magnetic field or a current using this apparatus, first, the light emitted from the coherent light source 7 is split by the beam splitter 8 so that it does not pass through the magnetic field. The optical path 11 and the measuring optical path 12 passing through the magneto-optical medium 1 arranged in the magnetic field are passed respectively. In this case, the optical path length difference between the reference optical path 11 and the measurement optical path 12 changes in proportion to the strength of the magnetic field.
Then, the two light waves that have thus passed through the reference optical path 11 and the measurement optical path 12 are caused to interfere with each other by the beam combiner 9 and are converted into electric signals. Finally, the phase difference detection circuit 10 obtains the measurement light intensity from the electric signal of the interference light to detect the phase difference, and obtains the magnetic field or the current.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな従来の光応用測定装置には、次のような問題があ
る。すなわち、第1に、いずれの方法も、光強度を計測
し、その変化に基づいて磁界または電流の変化を求める
方法であるが、磁界または電流の変化が測定光強度の変
化に線形依存していないため、光強度に基づく磁界また
は電流の計算が複雑である。第2に、前述のような磁界
または電流の測定光強度との非線形関係から、特に、一
定の範囲の光強度においては、磁界または電流の変化と
の関係が把握し難いため、測定精度が低下する。第3
に、直接計測する物理的変量が光強度であるため、光源
やその他の原因による光強度変動の影響が直接誤差とし
て現れ、測定精度が低下する。
By the way, the conventional optical application measuring device as described above has the following problems. That is, firstly, any of the methods is a method of measuring the light intensity and obtaining the change of the magnetic field or the current based on the change, but the change of the magnetic field or the current is linearly dependent on the change of the measured light intensity. Since it does not exist, the calculation of the magnetic field or current based on the light intensity is complicated. Secondly, from the non-linear relationship with the measured light intensity of the magnetic field or current as described above, it is difficult to grasp the relationship with the change of the magnetic field or current, especially in the light intensity within a certain range, so that the measurement accuracy decreases. To do. Third
In addition, since the physical variable directly measured is the light intensity, the influence of the light intensity variation due to the light source and other causes appears as a direct error, and the measurement accuracy is reduced.

【0008】本発明は、上記のような従来技術の欠点を
解消するために提案されたものであり、その目的は、磁
気光学効果を利用して、磁界または電流を高精度に測定
可能な、優れた光応用測定装置を提供することである。
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and its object is to make it possible to measure a magnetic field or current with high accuracy by utilizing the magneto-optical effect. It is to provide an excellent optical application measuring device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、磁気光学効果を利用して、対象とする
対象物理的変量(磁界または電流)を測定する光応用測
定装置として、特に、ヘテロダイン干渉法を用いて対象
物理的変量(磁界または電流)に応じた光路長の変化を
計測する装置を提案するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical application measuring device for measuring a target physical variable (magnetic field or current) by utilizing a magneto-optical effect. In particular, the present invention proposes an apparatus for measuring a change in optical path length according to a target physical variable (magnetic field or current) by using heterodyne interferometry.

【0010】まず、請求項1に記載の装置は、2波長光
源、参照光路、測定光路、光検出手段、および位相変化
検出手段を有する。このうち、2波長光源は、異なる2
つの波長の光を発する手段である。参照光路は、2波長
光源から発せられた第1の波長の光が、対象物理的変量
(磁界または電流)による光路長の変化を生じることな
く通過するように構成される。測定光路は、磁気光学媒
質を含み、2波長光源から発せられた第2の波長の光が
この磁気光学媒質内を透過するように構成される。光検
出手段は、参照光路を通過した参照光と測定光路の磁気
光学媒質を透過した測定光という2光波の干渉光を光電
変換してビート信号を得る手段である。位相変化検出手
段は、光検出手段で得られたビート信号の位相変化を検
出することにより、対象物理的変量(磁界または電流)
による光路長の変化を計測する手段である。
First, the apparatus according to claim 1 has a two-wavelength light source, a reference light path, a measurement light path, a light detecting means, and a phase change detecting means. Of these, the two-wavelength light source is different
It is a means of emitting light of one wavelength. The reference optical path is configured so that the light of the first wavelength emitted from the two-wavelength light source passes without causing a change in the optical path length due to the target physical variable (magnetic field or current). The measurement optical path includes a magneto-optical medium, and is configured such that the light of the second wavelength emitted from the dual-wavelength light source passes through the magneto-optical medium. The light detection means is means for photoelectrically converting interference light of two light waves, that is, the reference light that has passed through the reference light path and the measurement light that has passed through the magneto-optical medium of the measurement light path to obtain a beat signal. The phase change detection means detects the phase change of the beat signal obtained by the light detection means, and thereby the target physical variable (magnetic field or current)
It is a means for measuring the change in optical path length due to.

【0011】また、請求項2に記載の装置は、請求項1
の装置の構成に加えて、測定光路が、磁気光学媒質内を
往復する光路を含むことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the apparatus according to the first aspect.
In addition to the configuration of the device of (1), the measurement optical path includes an optical path that reciprocates in the magneto-optical medium.

【0012】一方、請求項3に記載の装置は、2波長光
源、2つの光路、光検出手段、および位相変化検出手段
を有する。このうち、2波長光源は、異なる2つの波長
の光を発する手段である。2つの光路は、磁気光学媒質
を含み、2波長光源から発せられた2つの波長の光がこ
の磁気光学媒質内を双方向にそれぞれ透過するように構
成される。光検出手段は、2つの光路を通過した2光波
の干渉光を光電変換してビート信号を得る手段である。
位相変化検出手段は、光検出手段で得られたビート信号
の位相変化を検出することにより、対象物理的変量(磁
界または電流)による光路長の変化を計測する手段であ
る。
On the other hand, the apparatus according to claim 3 has a two-wavelength light source, two optical paths, a light detecting means, and a phase change detecting means. Of these, the two-wavelength light source is a means for emitting light of two different wavelengths. The two optical paths include a magneto-optical medium, and light of two wavelengths emitted from a two-wavelength light source is bidirectionally transmitted through the magneto-optical medium. The light detection means is means for photoelectrically converting interference light of two light waves that have passed through two optical paths to obtain a beat signal.
The phase change detecting means is means for measuring the change in the optical path length due to the target physical variable (magnetic field or current) by detecting the phase change of the beat signal obtained by the light detecting means.

【0013】[0013]

【作用】以上のような構成を有する本発明によれば、次
のような作用が得られる。
According to the present invention having the above structure, the following effects can be obtained.

【0014】まず、請求項1に記載の装置において、2
波長光源から2つの波長の光が発せられると、第1の波
長の光は、磁界または電流による光路長の変化のない参
照光路を通過して参照光となり、第2の波長の光は、測
定光路の磁気光学媒質を透過して測定光となる。この場
合、測定光路の光路長は、磁界または電流に応じて変化
する。続いて、光検出手段により、このような参照光と
測定光という2光波の干渉光を光電変換してビート信号
を得た後、位相変化検出手段によって、ビート信号の位
相変化を検出することにより、磁界または電流による測
定光路の光路長の変化を計測することができる。
First, in the apparatus according to claim 1, 2
When the light of two wavelengths is emitted from the wavelength light source, the light of the first wavelength passes through the reference optical path in which the optical path length does not change due to the magnetic field or the current to become the reference light, and the light of the second wavelength is measured. The measurement light is transmitted through the magneto-optical medium in the optical path. In this case, the optical path length of the measurement optical path changes depending on the magnetic field or the current. Subsequently, the light detection means photoelectrically converts the interference light of the two light waves, such as the reference light and the measurement light, to obtain a beat signal, and then the phase change detection means detects the phase change of the beat signal. The change in the optical path length of the measurement optical path due to the magnetic field or the current can be measured.

【0015】このように、請求項1の装置において、磁
界または電流に応じた測定光路の光路長の変化は、ヘテ
ロダイン干渉法によって、ビート信号の位相変化として
計測される。この場合、磁界または電流の変化は、ビー
ト信号の位相変化に比例(線形依存)するため、光強度
を測定する従来装置に比べて、特別な計算処理を行う必
要がなくなるとともに、磁界または電流の変化の測定精
度が向上する。そしてまた、この装置の測定精度は、2
波長光源の波長安定度のみに依存し、2波長光源やその
他の原因による光強度変動の影響をほとんど受けないた
め、この点からも測定精度が向上する。
As described above, in the apparatus according to the first aspect, the change in the optical path length of the measurement optical path according to the magnetic field or the current is measured as the phase change of the beat signal by the heterodyne interferometry. In this case, the change in the magnetic field or the current is proportional (linearly dependent) to the phase change in the beat signal, so that it is not necessary to perform a special calculation process as compared with the conventional device that measures the light intensity, and the change in the magnetic field or the current is reduced. The accuracy of change measurement is improved. And again, the measurement accuracy of this device is 2
Since it depends only on the wavelength stability of the wavelength light source and is hardly affected by the fluctuation of the light intensity due to the dual wavelength light source and other causes, the measurement accuracy is improved also from this point.

【0016】また、請求項2に記載の装置においては、
請求項1の装置の作用に加えて、さらに、次のような作
用が得られる。すなわち、測定光が磁気光学媒質内を往
復することにより、磁界または電流以外の旋光の影響に
よる位相変化を相殺することができるため、測定精度が
さらに向上する。
Further, in the apparatus according to claim 2,
In addition to the operation of the device according to the first aspect, the following operation is further obtained. That is, since the measurement light reciprocates in the magneto-optical medium, it is possible to cancel the phase change due to the influence of the optical rotation other than the magnetic field or the current, so that the measurement accuracy is further improved.

【0017】一方、請求項3に記載の装置において、2
波長光源から2つの波長の光が発せられると、この2つ
の波長の光は、磁気光学媒質内を双方向に透過する。続
いて、光検出手段により、このように磁気光学媒質内を
双方向に透過した2光波の干渉光を光電変換してビート
信号を得た後、位相変化検出手段によって、ビート信号
の位相変化を検出することにより、磁界または電流によ
る測定光路の光路長の変化を計測することができる。
On the other hand, in the apparatus according to claim 3, 2
When light of two wavelengths is emitted from the wavelength light source, the light of these two wavelengths is bidirectionally transmitted through the magneto-optical medium. Then, after the photodetection means photoelectrically converts the interference light of the two light waves thus bidirectionally transmitted through the magneto-optical medium to obtain a beat signal, the phase change detection means detects the phase change of the beat signal. By detecting, the change in the optical path length of the measurement optical path due to the magnetic field or the current can be measured.

【0018】したがって、この請求項3の装置において
も、請求項1の装置と同様に、磁界または電流に応じた
測定光路の光路長の変化は、ヘテロダイン干渉法によっ
て、ビート信号の位相変化として計測されるため、前述
したように、光強度に基づく従来方法に比べて、特別な
計算処理を行う必要がなくなるとともに、磁界または電
流の変化の測定精度が向上する。その上、この装置にお
いては、磁気光学媒質内を双方向に透過した2光波の干
渉光の位相変化を検出することにより、磁界または電流
以外の影響による位相変化を相殺することができるた
め、測定精度がさらに向上する。
Therefore, also in the device of claim 3, the change of the optical path length of the measurement optical path according to the magnetic field or the current is measured as the phase change of the beat signal by the heterodyne interferometry, as in the device of claim 1. Therefore, as described above, as compared with the conventional method based on the light intensity, it is not necessary to perform a special calculation process, and the measurement accuracy of the change in the magnetic field or the current is improved. Moreover, in this device, the phase change due to the influence other than the magnetic field or the current can be canceled by detecting the phase change of the interference light of the two light waves that have been transmitted bidirectionally in the magneto-optical medium. The accuracy is further improved.

【0019】[0019]

【実施例】以下には、本発明による複数の実施例を図1
〜4を参照して説明する。なお、図5および図6に示し
た従来例と同一部分には、同一の符号を付し、説明は省
略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plurality of embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. The same parts as those of the conventional example shown in FIGS. 5 and 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0020】(1)第1実施例 図1は、請求項1に記載の光応用測定装置の一実施例を
示す原理図である。この装置は、図1に示すように、2
波長光源21、参照光路11、磁界中に配置された磁気
光学媒質1を含む測定光路12、光検出器5、および位
相変化検出回路22から構成されており、それぞれ、本
発明の2波長光源、参照光路、測定光路、光検出手段、
および移送変化検出手段に相当する。
(1) First Embodiment FIG. 1 is a principle view showing an embodiment of the optical application measuring device according to the first aspect. This device, as shown in FIG.
A wavelength light source 21, a reference light path 11, a measurement light path 12 including the magneto-optical medium 1 arranged in a magnetic field, a photodetector 5, and a phase change detection circuit 22, each of which is a two-wavelength light source of the present invention, Reference light path, measurement light path, light detection means,
And a transfer change detecting means.

【0021】図2は、図1の光応用測定装置の具体的な
構成を示す構成図である。この装置において、2波長光
源21は、単一波長のコヒーレント光源7と光周波数シ
フタ23によって構成されている。また、光周波数シフ
タ23の出射側には、2波長の光を分離して参照光路1
1と測定光路12を形成する偏光ビームスプリッタ4が
配置されている。そして、測定光路12の磁気光学媒質
1の入射側と出射側には、λ/4板24a,24bがそ
れぞれ配置されており、出射側のλ/4板24bの光路
前方には、参照光路11と測定光路12を通過した光を
干渉させるビームコンバイナ9が設けられている。さら
に、このビームコンバイナ9と光検出器5の間には、偏
光子3と光検出器5が順次配置され、光検出器5で得ら
れたビート信号が位相変化検出回路22に入力されるよ
うに構成されている。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific configuration of the optical application measuring device of FIG. In this device, the two-wavelength light source 21 is composed of a single-wavelength coherent light source 7 and an optical frequency shifter 23. Further, on the emission side of the optical frequency shifter 23, the light of two wavelengths is separated and the reference optical path 1
1 and a polarization beam splitter 4 forming a measurement optical path 12 are arranged. Further, λ / 4 plates 24a and 24b are respectively arranged on the incident side and the emitting side of the magneto-optical medium 1 of the measurement optical path 12, and the reference optical path 11 is provided in front of the optical path of the λ / 4 plate 24b on the emitting side. And a beam combiner 9 for interfering the light passing through the measurement optical path 12. Further, the polarizer 3 and the photodetector 5 are sequentially arranged between the beam combiner 9 and the photodetector 5, and the beat signal obtained by the photodetector 5 is input to the phase change detection circuit 22. Is configured.

【0022】そして、この装置を使用して磁界または電
流を測定する場合には、まず、2波長光源21から、周
波数ωとω+Δωという2つの波長の光を発する。より
詳細には、コヒーレント光源7から単一波長の光を発
し、光周波数シフタ23によって周波数ωとω+Δωと
いう互いに直交する2波長の光に分離する。そして、こ
の2波長の光を、偏光ビームスプリッタ4によって分離
し、参照光および測定光として参照光路11と測定光路
12にそれぞれ入射する。
When measuring a magnetic field or current using this apparatus, first, the two-wavelength light source 21 emits light of two wavelengths of frequencies ω and ω + Δω. More specifically, the coherent light source 7 emits light of a single wavelength, and the optical frequency shifter 23 separates the light into two wavelengths of frequencies ω and ω + Δω which are orthogonal to each other. Then, the lights of the two wavelengths are separated by the polarization beam splitter 4 and are incident on the reference optical path 11 and the measurement optical path 12 as reference light and measurement light, respectively.

【0023】この後、周波数ωの参照光は、磁界や電流
に影響されることなく参照光路11を通過する。また、
周波数ω+Δωの測定光は、測定光路12に入射し、磁
気光学媒質1を透過する。ここで、磁気光学媒質1は、
磁界または電流によって円偏光に対する光路長が変化す
るため、測定光路12に入射した測定光は、まずλ/4
板24aによって直線偏光から円偏光に変換され、この
円偏光が、磁気光学媒質1を透過し、磁界の強さに応じ
てファラデー回転する。
After that, the reference light of the frequency ω passes through the reference light path 11 without being affected by the magnetic field or the current. Also,
The measuring light of frequency ω + Δω enters the measuring optical path 12 and passes through the magneto-optical medium 1. Here, the magneto-optical medium 1 is
Since the optical path length for circularly polarized light changes depending on the magnetic field or the electric current, the measuring light incident on the measuring optical path 12 first has λ / 4.
The linearly polarized light is converted to circularly polarized light by the plate 24a, and this circularly polarized light passes through the magneto-optical medium 1 and undergoes Faraday rotation according to the strength of the magnetic field.

【0024】そして、このようにファラデー回転した測
定光は、λ/4板24bによって再び円偏光から直線偏
光に変換され、ビームコンバイナ9によって参照光路1
1を通過した参照光と重ね合わされ、偏光子3を透過し
てヘテロダイン干渉光として光検出器5に入射する。こ
の場合、検出光は2波長の差周波Δωのビート光であ
り、正弦波のビート信号として検出される。このビート
信号の正弦波の位相は、磁気光学媒質1内の光路長が磁
界または電流によって変化した場合に、磁界の強さまた
は電流の大きさに応じて変化する。そのため、この検出
信号を位相変化検出回路22に入力し、この位相変化検
出回路22によって位相変化量を検出することにより、
磁界または電流に応じた測定光路の光路長の変化を計測
することができる。
The Faraday-rotated measurement light is converted from circularly polarized light into linearly polarized light again by the λ / 4 plate 24b, and the beam combiner 9 makes the reference optical path 1
The reference light that has passed through 1 is superposed, passes through the polarizer 3, and enters the photodetector 5 as heterodyne interference light. In this case, the detection light is beat light having a difference frequency Δω of two wavelengths and is detected as a sinusoidal beat signal. The phase of the sine wave of the beat signal changes according to the strength of the magnetic field or the magnitude of the current when the optical path length in the magneto-optical medium 1 changes due to the magnetic field or the current. Therefore, by inputting this detection signal to the phase change detection circuit 22 and detecting the amount of phase change by this phase change detection circuit 22,
It is possible to measure the change in the optical path length of the measurement optical path depending on the magnetic field or the current.

【0025】このように、本実施例において、磁界また
は電流に応じて測定光路の光路長の変化は、ヘテロダイ
ン干渉法によって、ビート信号の位相変化として計測さ
れる。この場合、磁界または電流の変化は、ビート信号
の位相変化に比例(線形依存)するため、位相変化に比
例する変量として容易に得られる。その結果、磁界また
は電流の変化が線形依存していない光強度を直接測定し
ていた従来装置に比べて、特別な計算処理を行う必要が
なくなる。これに関連して、磁界または電流の変化との
関係が把握し難いような一定の範囲も存在しないため、
磁界または電流の変化の測定精度が向上するという効果
も得られる。そしてまた、この装置の測定精度は、2波
長光源21の波長安定度のみに依存し、2波長光源21
やその他の原因による光強度変動の影響をほとんど受け
ないため、この点からも測定精度が向上する。したがっ
て、本実施例においては、磁界または電流を高精度に測
定可能な、優れた光応用測定装置を提供することができ
る。
As described above, in this embodiment, the change in the optical path length of the measurement optical path according to the magnetic field or the current is measured as the phase change of the beat signal by the heterodyne interferometry. In this case, since the change in the magnetic field or the current is proportional (linearly dependent) to the phase change of the beat signal, it can be easily obtained as a variable proportional to the phase change. As a result, it is not necessary to perform a special calculation process as compared with the conventional device that directly measures the light intensity where the change of the magnetic field or the current is not linearly dependent. In this connection, there is no fixed range where it is difficult to understand the relationship with changes in magnetic field or current,
The effect of improving the measurement accuracy of changes in the magnetic field or the current is also obtained. Moreover, the measurement accuracy of this device depends only on the wavelength stability of the two-wavelength light source 21.
Since it is hardly affected by the fluctuation of the light intensity due to the other factors, the measurement accuracy is improved from this point as well. Therefore, in this embodiment, it is possible to provide an excellent optical application measuring device capable of measuring the magnetic field or the current with high accuracy.

【0026】(2)第2実施例 図3は、請求項2に記載の光応用測定装置の一実施例を
示す構成図である。この装置において、2波長光源21
は、前記第1実施例と同様に、単一波長のコヒーレント
光源7と光周波数シフタ23によって構成されている。
また、光周波数シフタ23の出射側には、2波長の光を
分離して参照光路11と測定光路12を形成する偏光ビ
ームスプリッタ4が配置されている。そして、測定光路
12には、λ/4板24a、磁気光学媒質1、および反
射鏡25aが順次配置されており、偏光ビームスプリッ
タ4からの測定光が、λ/4板24aと磁気光学媒質1
を介して反射鏡25aに達する往路と、この反射鏡25
aで反射して、磁気光学媒質1とλ/4板24aを介し
て偏光ビームスプリッタ4に戻る復路とからなる往復の
光路が形成されている。同様に、参照光路11側につい
ても、λ/4板24bおよび反射鏡25bが順次配置さ
れており、往復の光路が形成されている。なお、この部
分以外については、前記第1実施例と同様に構成されて
いる。
(2) Second Embodiment FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the optical application measuring device according to the present invention. In this device, the two-wavelength light source 21
Is composed of a single wavelength coherent light source 7 and an optical frequency shifter 23, as in the first embodiment.
A polarization beam splitter 4 that separates two wavelengths of light and forms a reference light path 11 and a measurement light path 12 is disposed on the emission side of the optical frequency shifter 23. Then, the λ / 4 plate 24a, the magneto-optical medium 1, and the reflecting mirror 25a are sequentially arranged in the measurement optical path 12, and the measurement light from the polarization beam splitter 4 is supplied to the λ / 4 plate 24a and the magneto-optical medium 1.
The outward path that reaches the reflecting mirror 25a via the
A round-trip optical path is formed, which is reflected by a and is returned to the polarization beam splitter 4 via the magneto-optical medium 1 and the λ / 4 plate 24a. Similarly, also on the side of the reference optical path 11, the λ / 4 plate 24b and the reflecting mirror 25b are sequentially arranged to form a reciprocal optical path. Except for this part, the structure is similar to that of the first embodiment.

【0027】このように構成された本実施例の装置にお
いて、偏光ビームスプリッタ4からの測定光は、まず、
λ/4板24aによって直線偏光から円偏光に変換さ
れ、この円偏光が、磁気光学媒質1を透過し、磁界の強
さに応じてファラデー回転する。そして、このようにフ
ァラデー回転した測定光は、反射鏡25aで反射した
後、再び磁気光学媒質1を透過し、磁界の強さに応じて
ファラデー回転する。この後、測定光は、λ/4板24
aによって再び円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビ
ームスプリッタ4に戻される。一方、偏光ビームスプリ
ッタ4からの参照光は、まず、λ/4板24bによって
直線偏光から円偏光に変換され、反射鏡25bで反射し
た後、λ/4板24bによって再び円偏光から直線偏光
に変換され、偏光ビームスプリッタ4に戻され、測定光
と重ね合わされる。なお、この後の処理は、前述した第
1実施例と同様である。
In the apparatus of the present embodiment thus constructed, the measurement light from the polarization beam splitter 4 is first
The linearly polarized light is converted to circularly polarized light by the λ / 4 plate 24a, and this circularly polarized light passes through the magneto-optical medium 1 and undergoes Faraday rotation according to the strength of the magnetic field. The measurement light thus Faraday-rotated is reflected by the reflecting mirror 25a, then again passes through the magneto-optical medium 1, and is Faraday-rotated according to the strength of the magnetic field. After this, the measurement light is emitted from the λ / 4 plate 24.
The circularly polarized light is converted again to linearly polarized light by a and returned to the polarization beam splitter 4. On the other hand, the reference light from the polarization beam splitter 4 is first converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the λ / 4 plate 24b, reflected by the reflecting mirror 25b, and then again changed from circularly polarized light to linearly polarized light by the λ / 4 plate 24b. It is converted, returned to the polarization beam splitter 4, and superposed on the measurement light. The subsequent processing is the same as in the first embodiment described above.

【0028】このように、本実施例においては、測定光
が、磁気光学媒質1内を往復するため、磁界または電流
以外の旋光の影響による位相変化を相殺することができ
る。したがって、前記第1実施例に比べて、誤差をさら
に低減し、磁界または電流の変化の測定精度をさらに向
上することができる。
As described above, in this embodiment, the measurement light travels back and forth in the magneto-optical medium 1, so that the phase change due to the influence of the optical rotation other than the magnetic field or the current can be canceled. Therefore, compared to the first embodiment, the error can be further reduced and the measurement accuracy of the change in the magnetic field or the current can be further improved.

【0029】(3)第3実施例 図4は、請求項3に記載の光応用測定装置の一実施例を
示す構成図である。この装置において、2波長光源21
は、前記第1、第2実施例と同様に、単一波長のコヒー
レント光源7と光周波数シフタ23によって構成されて
いる。また、光周波数シフタ23の出射側には、ビーム
スプリッタ8と偏光ビームスプリッタ4が順次配置され
ている。偏光ビームスプリッタ4は、2波長の光を分離
して、2つのλ/4板24a,24bにそれぞれ入射さ
せ、左回り光路と右回り光路を形成している。すなわ
ち、この偏光ビームスプリッタ4と2つのλ/4板24
a,24b、および磁気光学媒質1によって一つのルー
プ状の光路が形成されており、磁気光学媒質1を双方向
に透過する2つの光路が形成されている。なお、この部
分以外については、前記第1、第2実施例と同様に構成
されている。
(3) Third Embodiment FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the optical application measuring device according to the present invention. In this device, the two-wavelength light source 21
Is composed of a single-wavelength coherent light source 7 and an optical frequency shifter 23, as in the first and second embodiments. A beam splitter 8 and a polarization beam splitter 4 are sequentially arranged on the emission side of the optical frequency shifter 23. The polarization beam splitter 4 separates the two wavelengths of light and makes them incident on the two λ / 4 plates 24a and 24b, respectively, to form a left-handed optical path and a right-handed optical path. That is, this polarization beam splitter 4 and two λ / 4 plates 24
One loop-shaped optical path is formed by a and 24b and the magneto-optical medium 1, and two optical paths that bidirectionally pass through the magneto-optical medium 1 are formed. Except for this part, the structure is similar to that of the first and second embodiments.

【0030】このように構成された本実施例の装置にお
いて、偏光ビームスプリッタ4からの2つの波長の光
は、λ/4板24aとλ/4板24bにそれぞれ入射
し、磁気光学媒質1内を双方向に透過した後、反対側の
λ/4板24bとλ/4板24aを介して、再び偏光ビ
ームスプリッタ4に戻り、重ね合わされる。なお、この
後の処理は、前述した第1、第2実施例と同様である。
In the apparatus of this embodiment having such a configuration, the lights of two wavelengths from the polarization beam splitter 4 are incident on the λ / 4 plate 24a and the λ / 4 plate 24b, respectively, and inside the magneto-optical medium 1. After being transmitted in both directions, it returns to the polarization beam splitter 4 again via the λ / 4 plate 24b and the λ / 4 plate 24a on the opposite side, and they are superimposed. The subsequent processing is the same as in the first and second embodiments described above.

【0031】このように、本実施例においては、磁気光
学媒質1内を双方向に透過した2光波の干渉光の位相変
化を検出するため、磁界または電流以外の影響による位
相変化を相殺することができる。したがって、前記第1
実施例に比べて、誤差をさらに低減し、磁界または電流
の変化の測定精度をさらに向上することができる。
As described above, in the present embodiment, the phase change of the interference light of the two light waves transmitted bidirectionally in the magneto-optical medium 1 is detected, so that the phase change due to the influence other than the magnetic field or the current is canceled. You can Therefore, the first
The error can be further reduced and the measurement accuracy of the change in the magnetic field or the current can be further improved as compared with the embodiment.

【0032】(4)他の実施例 なお、本発明は、前記各実施例に限定されるものではな
く、例えば、光源や各光路、光検出手段、位相変化検出
手段などの具体的な配置構成は自由に選択可能である。
(4) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and for example, a specific arrangement of a light source, optical paths, light detecting means, phase change detecting means, etc. Is freely selectable.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヘテロダイン干渉法を用いて、磁界または電流を高精度
に測定可能な、優れた光応用測定装置を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention,
By using the heterodyne interferometry, it is possible to provide an excellent optical application measurement device that can measure a magnetic field or current with high accuracy.

【0034】すなわち、請求項1の発明によれば、磁界
または電流の影響を受けない参照光路と磁気光学媒質を
含む測定光路とをそれぞれ通過した2つの波長の光を干
渉させ、その位相変化を検出することにより、測定精度
を向上することができる。
That is, according to the invention of claim 1, light of two wavelengths respectively passing through the reference optical path which is not influenced by the magnetic field or the current and the measuring optical path including the magneto-optical medium are caused to interfere with each other, and the phase change thereof is caused. By detecting, the measurement accuracy can be improved.

【0035】また、請求項2の発明によれば、磁気光学
媒質内を往復した測定光を参照光と干渉させることによ
り、請求項1の発明の効果に加えて、磁界または電流以
外の旋光の影響を除去することができるため、誤差を低
減し、測定精度をさらに向上することができる。
Further, according to the invention of claim 2, by interfering the reference light with the measuring light that reciprocates in the magneto-optical medium, in addition to the effect of the invention of claim 1, optical rotation other than the magnetic field or the current is generated. Since the influence can be removed, the error can be reduced and the measurement accuracy can be further improved.

【0036】さらに、請求項3の発明によれば、磁気光
学媒質内を双方向に透過した2光波の干渉光の位相変化
を検出することにより、請求項1の発明の効果に加え
て、磁界または電流以外の影響を除去することができる
ため、誤差を低減し、測定精度をさらに向上することが
できる。
Further, according to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 1, the magnetic field is detected by detecting the phase change of the interference light of the two light waves transmitted bidirectionally in the magneto-optical medium. Alternatively, effects other than the current can be removed, so that errors can be reduced and measurement accuracy can be further improved.

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

【図1】本発明による光応用測定装置の第1実施例を示
す原理図。
FIG. 1 is a principle diagram showing a first embodiment of an optical measurement device according to the present invention.

【図2】図1の光応用測定装置の具体的な構成を示す構
成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific configuration of the optical application measuring device of FIG.

【図3】本発明による光応用測定装置の第2実施例を示
す構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical application measuring device according to the present invention.

【図4】本発明による光応用測定装置の第3実施例を示
す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the optical application measuring device according to the present invention.

【図5】ファラデー効果を利用した従来の光応用測定装
置の一例を示す構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional optical application measurement device using the Faraday effect.

【図6】干渉法を利用した従来の光応用測定装置の一例
を示す構成図。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a conventional optical application measurement device using an interferometry method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…磁気光学媒質 2…光源 3…偏光子 4…偏光ビームスプリッタ 5,5a,5b…光検出器 6…偏波面回転角検出回路 7…コヒーレント光源 8…ビームスプリッタ 9…ビームコンバイナ 10…位相差検出回路 11…参照光路 12…測定光路 21…2波長光源 22…位相変化検出回路 23…光周波数シフタ 24a,24b…λ/4板 25a,25b…反射鏡 1 ... Magneto-optical medium 2 ... Light source 3 ... Polarizer 4 ... Polarization beam splitter 5, 5a, 5b ... Photodetector 6 ... Polarization plane rotation angle detection circuit 7 ... Coherent light source 8 ... Beam splitter 9 ... Beam combiner 10 ... Phase difference Detecting circuit 11 ... Reference optical path 12 ... Measuring optical path 21 ... Two-wavelength light source 22 ... Phase change detecting circuit 23 ... Optical frequency shifter 24a, 24b ... λ / 4 plate 25a, 25b ... Reflecting mirror

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気光学効果を利用して対象とする対象
物理的変量を測定する光応用測定装置において、 異なる2つの波長の光を発する2波長光源と、 前記2波長光源から発せられた第1の波長の光が、前記
対象物理的変量による光路長の変化を生じることなく通
過するように構成された参照光路と、 磁気光学媒質を含み、前記2波長光源から発せられた第
2の波長の光がこの磁気光学媒質内を透過するように構
成された測定光路と、 前記参照光路を通過した参照光と前記測定光路の磁気光
学媒質を透過した測定光という2光波の干渉光を光電変
換してビート信号を得る光検出手段と、 前記光検出手段で得られたビート信号の位相変化を検出
することにより、前記対象物理的変量による光路長の変
化を計測する位相変化検出手段とを備えたことを特徴と
する光応用測定装置。
1. An optical application measuring apparatus for measuring a target physical variable using a magneto-optical effect, comprising: a two-wavelength light source that emits light of two different wavelengths; and a second wavelength light source that emits light from the two-wavelength light source. A second wavelength emitted from the two-wavelength light source, which includes a reference optical path configured to allow light having a wavelength of 1 to pass without causing a change in optical path length due to the target physical variable, and a magneto-optical medium. Interference light of two light waves, that is, the measurement light path configured so that the light of the above-mentioned transmits through the magneto-optical medium, the reference light that has passed through the reference optical path, and the measurement light that has passed through the magneto-optical medium of the measurement optical path are photoelectrically converted. And a phase change detection means for measuring a change in the optical path length due to the target physical variable by detecting a phase change in the beat signal obtained by the light detection means. Was Optical application measuring apparatus, wherein the door.
【請求項2】 前記測定光路が、前記磁気光学媒質内を
往復する光路を含むことを特徴とする請求項1記載の光
応用測定装置。
2. The optical application measuring apparatus according to claim 1, wherein the measurement optical path includes an optical path that reciprocates in the magneto-optical medium.
【請求項3】 磁気光学効果を利用して対象とする対象
物理的変量を測定する光応用測定装置において、 異なる2つの波長の光を発する2波長光源と、 磁気光学媒質を含み、前記2波長光源から発せられた2
つの波長の光がこの磁気光学媒質内を双方向にそれぞれ
透過するように構成された2つの光路と、 前記2つの光路を通過した2光波の干渉光を光電変換し
てビート信号を得る光検出手段と、 前記光検出手段で得られたビート信号の位相変化を検出
することにより、前記対象物理的変量による光路長の変
化を計測する位相変化検出手段とを備えたことを特徴と
する光応用測定装置。
3. An optical application measuring device for measuring a target physical variable using a magneto-optical effect, comprising a two-wavelength light source for emitting light of two different wavelengths, and a magneto-optical medium, wherein the two wavelengths are included. 2 emitted from the light source
Two optical paths configured so that lights of one wavelength are bidirectionally transmitted through the magneto-optical medium, and optical detection for obtaining a beat signal by photoelectrically converting interference light of two light waves that have passed through the two optical paths. Means and a phase change detecting means for measuring a change in the optical path length due to the target physical variable by detecting a phase change in the beat signal obtained by the light detecting means. measuring device.
JP5328201A 1993-12-24 1993-12-24 Optical measuring apparatus Pending JPH07181205A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101841721B1 (en) * 2016-11-10 2018-05-08 옵토파워주식회사 apparatus for measuring current using light

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