JPH09257892A - 光磁界センサ - Google Patents
光磁界センサInfo
- Publication number
- JPH09257892A JPH09257892A JP6452196A JP6452196A JPH09257892A JP H09257892 A JPH09257892 A JP H09257892A JP 6452196 A JP6452196 A JP 6452196A JP 6452196 A JP6452196 A JP 6452196A JP H09257892 A JPH09257892 A JP H09257892A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- light source
- faraday element
- optical
- incident
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ファラデー素子としてガーネット系の強磁性体
を採用した光磁界センサにおいて、低磁界領域から高磁
界領域の広い範囲において、磁界強度を精度良く検出し
得るようにし、かつ検出感度の低下を極力抑制する。 【解決手段】光源１７として波長半幅値が±２ｎｍと小
さいＳＬＤを採用して比誤差を小さくし、高磁界領域に
おいては勿論のこと低磁界領域においても磁界強度を精
度よく検出し得るようにし、また光吸収係数の小さい波
長０．７８〜０．８０μｍ帯のＳＬＤを採用して光量損
失を小さく、かつファラデー定数を大きくしてファラデ
ー素子１２中での光吸収を少なくすべくファラデー素子
の厚みを薄くしても、ファラデー素子の感度の低下を抑
制し得る。
を採用した光磁界センサにおいて、低磁界領域から高磁
界領域の広い範囲において、磁界強度を精度良く検出し
得るようにし、かつ検出感度の低下を極力抑制する。 【解決手段】光源１７として波長半幅値が±２ｎｍと小
さいＳＬＤを採用して比誤差を小さくし、高磁界領域に
おいては勿論のこと低磁界領域においても磁界強度を精
度よく検出し得るようにし、また光吸収係数の小さい波
長０．７８〜０．８０μｍ帯のＳＬＤを採用して光量損
失を小さく、かつファラデー定数を大きくしてファラデ
ー素子１２中での光吸収を少なくすべくファラデー素子
の厚みを薄くしても、ファラデー素子の感度の低下を抑
制し得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファラデー効果を
利用した光磁界センサに関する。
利用した光磁界センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】光磁界センサの一形式として、光源と受
光部間に形成される光路上に、偏光子、ファラデー素
子、および検光子を配置してなり、前記ファラデー素子
に入射される直線偏光をファラデー効果により同ファラ
デー素子に印加される磁界に応じた強度の変調光として
出射して、同ファラデー素子に印加された磁界強度を検
出する光磁界センサがある。
光部間に形成される光路上に、偏光子、ファラデー素
子、および検光子を配置してなり、前記ファラデー素子
に入射される直線偏光をファラデー効果により同ファラ
デー素子に印加される磁界に応じた強度の変調光として
出射して、同ファラデー素子に印加された磁界強度を検
出する光磁界センサがある。
【０００３】当該光磁界センサにおいては、一般に、フ
ァラデー素子としてガーネット系の強磁性体が採用さ
れ、また光源として波長０．８５μｍ帯の発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）が採用されている。また、ファラデー素子
である強磁性体中での光吸収を極力少なくするために、
強磁性体は薄く研磨されて約４０μｍ程度の厚みとされ
ている。
ァラデー素子としてガーネット系の強磁性体が採用さ
れ、また光源として波長０．８５μｍ帯の発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）が採用されている。また、ファラデー素子
である強磁性体中での光吸収を極力少なくするために、
強磁性体は薄く研磨されて約４０μｍ程度の厚みとされ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、当該光磁界
センサにおいては、光源として採用しているＬＥＤは波
長半値幅が約±２０ｎｍと大きいため、特に低磁界領域
での比誤差が大きく、磁界強度の検出精度があまり良く
ない。これに対処すべく、光源として波長半値幅が零に
近いレーザダイオード（ＬＤ）を採用することが考えら
れるが、ＬＤの波長は位相が揃っているため、センサを
構成する各光学部品の端面で戻り光が生じて、光が光源
に逆戻りする現象が発生し、ＬＤ素子に流れる電流が不
安定になり、その結果センサからの出力値が不安定にな
ることは避けられない。
センサにおいては、光源として採用しているＬＥＤは波
長半値幅が約±２０ｎｍと大きいため、特に低磁界領域
での比誤差が大きく、磁界強度の検出精度があまり良く
ない。これに対処すべく、光源として波長半値幅が零に
近いレーザダイオード（ＬＤ）を採用することが考えら
れるが、ＬＤの波長は位相が揃っているため、センサを
構成する各光学部品の端面で戻り光が生じて、光が光源
に逆戻りする現象が発生し、ＬＤ素子に流れる電流が不
安定になり、その結果センサからの出力値が不安定にな
ることは避けられない。
【０００５】また、当該光磁界センサにおける感度は、
ファラデー素子中の有効光路長、すなわちファラデー素
子の厚みに比例するため、ファラデー素子である強磁性
体中での光吸収を極力少なくするために強磁性体を薄く
すると、検出感度が低下するという問題がある。
ファラデー素子中の有効光路長、すなわちファラデー素
子の厚みに比例するため、ファラデー素子である強磁性
体中での光吸収を極力少なくするために強磁性体を薄く
すると、検出感度が低下するという問題がある。
【０００６】従って、本発明の目的は、ファラデー素子
としてガーネット系の強磁性体を採用した光磁界センサ
において、低磁界領域がら高磁界領域の広い範囲におい
て、磁界強度を精度良く検出し得るようにすることにあ
り、さらには検出感度の低下を極力抑制することにあ
る。
としてガーネット系の強磁性体を採用した光磁界センサ
において、低磁界領域がら高磁界領域の広い範囲におい
て、磁界強度を精度良く検出し得るようにすることにあ
り、さらには検出感度の低下を極力抑制することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源と受光部
間に形成される光路上に、偏光子、ファラデー素子、お
よび検光子を配置してなり、前記ファラデー素子に入射
される直線偏光をファラデー効果により同ファラデー素
子に印加される磁界に応じた強度の変調光として出射し
て、同ファラデー素子に印加された磁界強度を検出する
光磁界センサにおいて、前記ファラデー素子としてガー
ネット系の強磁性体を採用するとともに、前記光源とし
てスーパールミネセント・レーザダイオード（ＳＬＤ）
を採用したことを特徴とするものである。
間に形成される光路上に、偏光子、ファラデー素子、お
よび検光子を配置してなり、前記ファラデー素子に入射
される直線偏光をファラデー効果により同ファラデー素
子に印加される磁界に応じた強度の変調光として出射し
て、同ファラデー素子に印加された磁界強度を検出する
光磁界センサにおいて、前記ファラデー素子としてガー
ネット系の強磁性体を採用するとともに、前記光源とし
てスーパールミネセント・レーザダイオード（ＳＬＤ）
を採用したことを特徴とするものである。
【０００８】また、本発明は上記した光磁界センサにお
いて、前記光源として波長０．７８〜０．８０μｍ帯の
ＳＬＤを採用したことを特徴とするものである。
いて、前記光源として波長０．７８〜０．８０μｍ帯の
ＳＬＤを採用したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の作用・効果】このように構成した光磁界センサ
においては、光源として波長半幅値が±２ｎｍと小さい
ＳＬＤを採用しているために比誤差が小さく、高磁界領
域においては勿論のこと、低磁界領域においても磁界強
度を精度よく検出することができる。
においては、光源として波長半幅値が±２ｎｍと小さい
ＳＬＤを採用しているために比誤差が小さく、高磁界領
域においては勿論のこと、低磁界領域においても磁界強
度を精度よく検出することができる。
【００１０】また、当該光磁界センサの光源として、波
長０．７８〜０．８０μｍ帯のＳＬＤを採用した場合に
は、この０．７８〜０．８０μｍ帯の波長領域はその前
後の波長と比較して光吸収係数が小さい波長領域であ
り、光量損失の面からも有利である。
長０．７８〜０．８０μｍ帯のＳＬＤを採用した場合に
は、この０．７８〜０．８０μｍ帯の波長領域はその前
後の波長と比較して光吸収係数が小さい波長領域であ
り、光量損失の面からも有利である。
【００１１】また、ガーネット系強磁性体であるファラ
デー素子は、入射光の波長が短くなるほどファラデー定
数が大きくなるため、上記した光源を採用した場合に
は、同じ厚みのファラデー素子であっても磁界に対する
感度が高くなり、ファラデー素子中での光吸収を少なく
すべく素子の厚みを薄くしても、ファラデー素子の感度
の低下を抑制することができる。
デー素子は、入射光の波長が短くなるほどファラデー定
数が大きくなるため、上記した光源を採用した場合に
は、同じ厚みのファラデー素子であっても磁界に対する
感度が高くなり、ファラデー素子中での光吸収を少なく
すべく素子の厚みを薄くしても、ファラデー素子の感度
の低下を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に基づいて説明
するに、図１には本発明の一例に係る光磁界センサが示
されている。当該光磁界センサは、セラミック質の基板
１１の上端面の中央部にファラデー素子１２が接着され
ており、基板１１の上端面の左右両側部にファラデー素
子１２を挟んで第１，第２偏光ビームスプリッタ１３，
１４が接着されている。これら各光学部品１２〜１４
は、互いに直列的に配設されている。また、第１，第２
コリメータ１５，１６は基板１１上の左右の各部に設け
たＶ溝部１１ａ，１１ｂに嵌合されて接着され、各ビー
ムスプリッタ１３，１４に直交して対向して配設されて
いる。
するに、図１には本発明の一例に係る光磁界センサが示
されている。当該光磁界センサは、セラミック質の基板
１１の上端面の中央部にファラデー素子１２が接着され
ており、基板１１の上端面の左右両側部にファラデー素
子１２を挟んで第１，第２偏光ビームスプリッタ１３，
１４が接着されている。これら各光学部品１２〜１４
は、互いに直列的に配設されている。また、第１，第２
コリメータ１５，１６は基板１１上の左右の各部に設け
たＶ溝部１１ａ，１１ｂに嵌合されて接着され、各ビー
ムスプリッタ１３，１４に直交して対向して配設されて
いる。
【００１３】コリメータ１５，１６は円柱状のフェルー
ル１５ａ，１６ａと、ロッドレンズ１５ｂ，１６ｂと、
光ファイバー１５ｃ，１６ｃとにより構成されている。
光ファイバー１５ｃ，１６ｃはフェルール１５ａ，１６
ａの中央部に設けた挿入孔に挿入されていて、その芯線
がフェルール１５ａ，１６ａの先端面にて露呈してい
る。ロッドレンズ１５ｂ，１６ｂはフェルール１５ａ，
１６ａより若干小径の円柱状もので、その後端面にてフ
ェルール１５ａ，１６ａの先端面に接着されている。フ
ェルール１５ａ，１６ａとロッドレンズ１５ｂ，１６ｂ
とは、光ファイバー１５ｃ，１６ｃの軸心とロッドレン
ズ１５ｂ，１６ｂの光軸を一致させる光軸調整がなされ
て接着されている。
ル１５ａ，１６ａと、ロッドレンズ１５ｂ，１６ｂと、
光ファイバー１５ｃ，１６ｃとにより構成されている。
光ファイバー１５ｃ，１６ｃはフェルール１５ａ，１６
ａの中央部に設けた挿入孔に挿入されていて、その芯線
がフェルール１５ａ，１６ａの先端面にて露呈してい
る。ロッドレンズ１５ｂ，１６ｂはフェルール１５ａ，
１６ａより若干小径の円柱状もので、その後端面にてフ
ェルール１５ａ，１６ａの先端面に接着されている。フ
ェルール１５ａ，１６ａとロッドレンズ１５ｂ，１６ｂ
とは、光ファイバー１５ｃ，１６ｃの軸心とロッドレン
ズ１５ｂ，１６ｂの光軸を一致させる光軸調整がなされ
て接着されている。
【００１４】当該光磁界センサにおいて、第１コリメー
タ１５は図示しないコネクタを介して光源１７に接続さ
れ、また第２コリメータ１６は図示しないコネマタを介
して受光部１８に接続されている。これにより、光源１
７から出射した光が第１コリメータ１５の光ファイバー
１５ｃを経てロッドレンズ１５ｂに入射され、ロッドレ
ンズ１５ｂにて平行光とされて偏光子として機能する第
１偏光ビームスプリッタ１３に入射され、直線偏光とさ
れてファラデー素子１２に入射される。入射光はファラ
デー素子１２において、印加された磁界に応じて偏光面
が回転され、検光子として機能する第２偏光ビームスプ
リッタ１４に入射される。入射光は第２偏光ビームスプ
リッタ１４にて印加磁界に応じた強度の変調光として第
２コリメータ１６のロツドレンズ１６ｂに入射され、集
光して光ファイバー１６ｃに入射され、受光部１８にて
受光される。
タ１５は図示しないコネクタを介して光源１７に接続さ
れ、また第２コリメータ１６は図示しないコネマタを介
して受光部１８に接続されている。これにより、光源１
７から出射した光が第１コリメータ１５の光ファイバー
１５ｃを経てロッドレンズ１５ｂに入射され、ロッドレ
ンズ１５ｂにて平行光とされて偏光子として機能する第
１偏光ビームスプリッタ１３に入射され、直線偏光とさ
れてファラデー素子１２に入射される。入射光はファラ
デー素子１２において、印加された磁界に応じて偏光面
が回転され、検光子として機能する第２偏光ビームスプ
リッタ１４に入射される。入射光は第２偏光ビームスプ
リッタ１４にて印加磁界に応じた強度の変調光として第
２コリメータ１６のロツドレンズ１６ｂに入射され、集
光して光ファイバー１６ｃに入射され、受光部１８にて
受光される。
【００１５】しかして、当該光磁界センサにおいては、
ファラデー素子１２としてガーネット系の強磁性体が採
用されているとともに、光源１７として波長０．７８〜
０．８０μｍ帯のスーパールミネセント・レーザダイオ
ード（ＳＬＤ）が採用されている。
ファラデー素子１２としてガーネット系の強磁性体が採
用されているとともに、光源１７として波長０．７８〜
０．８０μｍ帯のスーパールミネセント・レーザダイオ
ード（ＳＬＤ）が採用されている。
【００１６】従って、当該光磁界センサにおいては、光
源１７は波長半幅値が±２ｎｍと小さくて比誤差が小さ
く、高磁界領域においては勿論のこと、低磁界領域にお
いても磁界強度を精度よく検出することができる。
源１７は波長半幅値が±２ｎｍと小さくて比誤差が小さ
く、高磁界領域においては勿論のこと、低磁界領域にお
いても磁界強度を精度よく検出することができる。
【００１７】また、当該光磁界センサにおいては、光源
１７の波長が０．７８〜０．８０μｍ帯であって、この
波長領域の前後の波長と比較して光吸収係数が小さくて
光量損失の面からも有利である。
１７の波長が０．７８〜０．８０μｍ帯であって、この
波長領域の前後の波長と比較して光吸収係数が小さくて
光量損失の面からも有利である。
【００１８】また、ガーネット系強磁性体からなるファ
ラデー素子１２は、入射光の波長が短くなるほどファラ
デー定数が大きくなるため、上記した光源１７を採用す
ることにより、同じ厚みのファラデー素子であっても磁
界に対する感度が高くなり、ファラデー素子中での光吸
収を少なくすべくファラデー素子の厚みを薄くしても、
ファラデー素子の感度の低下を抑制することができる。
ラデー素子１２は、入射光の波長が短くなるほどファラ
デー定数が大きくなるため、上記した光源１７を採用す
ることにより、同じ厚みのファラデー素子であっても磁
界に対する感度が高くなり、ファラデー素子中での光吸
収を少なくすべくファラデー素子の厚みを薄くしても、
ファラデー素子の感度の低下を抑制することができる。
【００１９】図２に示すグラフは、光源１７としてＳＬ
ＤとＬＥＤを採用した場合の印加磁界と比誤差の関係を
示しており、光源１７としてＳＬＤを採用した場合を実
線のグラフで示し、光源１７としてＬＥＤを採用した場
合を破線のグラフで示している。これらの両グラフを参
照すれば、光源１７としてＳＬＤを採用した場合はＬＥ
Ｄを採用した場合に比較して比誤差が小さいが、特に、
低磁界領域において両者には顕著な差異がある。
ＤとＬＥＤを採用した場合の印加磁界と比誤差の関係を
示しており、光源１７としてＳＬＤを採用した場合を実
線のグラフで示し、光源１７としてＬＥＤを採用した場
合を破線のグラフで示している。これらの両グラフを参
照すれば、光源１７としてＳＬＤを採用した場合はＬＥ
Ｄを採用した場合に比較して比誤差が小さいが、特に、
低磁界領域において両者には顕著な差異がある。
【図１】本発明の一例に係る光磁界センサの平面図であ
る。
る。
【図２】光磁界センサとしてＳＬＤとＬＥＤを採用した
場合の印加磁界と比誤差の関係を示すグラフである。
場合の印加磁界と比誤差の関係を示すグラフである。
１１…基板、１２…ファラデー素子、１３，１４…偏光
ビームスプリッタ、１５，１６…コリメータ、１７…光
源、１８…受光部。
ビームスプリッタ、１５，１６…コリメータ、１７…光
源、１８…受光部。
Claims (2)
- 【請求項１】光源と受光部間に形成される光路上に、偏
光子、ファラデー素子、および検光子を配置してなり、
前記ファラデー素子に入射される直線偏光をファラデー
効果により同ファラデー素子に印加される磁界に応じた
強度の変調光として出射して、同ファラデー素子に印加
された磁界強度を検出する光磁界センサにおいて、前記
ファラデー素子としてガーネット系の強磁性体を採用す
るとともに、前記光源としてスーパールミネセント・レ
ーザダイオード（ＳＬＤ）を採用したことを特徴とする
光磁界センサ。 - 【請求項２】請求項１に記載の光磁界センサにおいて、
前記光源として波長０．７８〜０．８０μｍ帯のＳＬＤ
を採用したことを特徴とする光磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6452196A JPH09257892A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 光磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6452196A JPH09257892A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 光磁界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257892A true JPH09257892A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13260614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6452196A Pending JPH09257892A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | 光磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257892A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112305467A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-02 | 东北大学 | 基于碲酸盐光纤法拉第旋转效应的磁场传感装置及其使法 |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP6452196A patent/JPH09257892A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112305467A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-02 | 东北大学 | 基于碲酸盐光纤法拉第旋转效应的磁场传感装置及其使法 |
| CN112305467B (zh) * | 2020-10-22 | 2021-12-14 | 东北大学 | 基于碲酸盐光纤法拉第旋转效应的磁场传感装置及其使法 |
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