JPS58140716A - 磁界−光変換器 - Google Patents
磁界−光変換器Info
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- JPS58140716A JPS58140716A JP2342982A JP2342982A JPS58140716A JP S58140716 A JPS58140716 A JP S58140716A JP 2342982 A JP2342982 A JP 2342982A JP 2342982 A JP2342982 A JP 2342982A JP S58140716 A JPS58140716 A JP S58140716A
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- light
- magnetic field
- bso
- faraday
- bgo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、７アラデー効果を用いて、磁界を尤に変換す
る磁界−光変換器に関する。
る磁界−光変換器に関する。
ファラデー効果は、光軸方向に磁界が存在する光学材料
の中を光が伝播する時、偏波面が回転する現象をいう。
の中を光が伝播する時、偏波面が回転する現象をいう。
第１図に於て、Ｚ軸に平行な光が長さｅの光学材料Ａを
通過する時、偏光方向がθだけ回転するとする。磁界■
１はＺ軸に平行であるとする。
通過する時、偏光方向がθだけ回転するとする。磁界■
１はＺ軸に平行であるとする。
偏光方向の回転角θは、光学材料Ａの長さｌと、磁界Ｈ
に比例する。
に比例する。
すなわち、回転角θは
θ＝ Ｖｅ ｌ Ｈ（１）
と書ける。比例定数Ｖｅをベルデ定数という。
光を信号として考える時、振幅、波長、偏光方向（偏光
面）をそれぞれ独立の信号として利用する事ができる゛
。（１）式は、磁界の強さを、偏光方向の変化として測
定できる、という事を意味する。
面）をそれぞれ独立の信号として利用する事ができる゛
。（１）式は、磁界の強さを、偏光方向の変化として測
定できる、という事を意味する。
偏光方向の回転角θは、偏光子と、検光子とを光学材料
の前後に設ける事によって測定する事ができる。
の前後に設ける事によって測定する事ができる。
第２図に於て、光源１から出た光を、偏光子２を通して
、直線偏光とする。磁界Ｈが印加されている長さｌの光
学材料Ａを通過すると、偏光方向がθだけ回転する。こ
れを検光子３を通して、光検出器４に当てる。検光子３
を回転させて、光検出器４の出力が最大になる位置を捜
す。この位置での検光子の回転角が、偏光方向回転角θ
を与える。
、直線偏光とする。磁界Ｈが印加されている長さｌの光
学材料Ａを通過すると、偏光方向がθだけ回転する。こ
れを検光子３を通して、光検出器４に当てる。検光子３
を回転させて、光検出器４の出力が最大になる位置を捜
す。この位置での検光子の回転角が、偏光方向回転角θ
を与える。
この他にも、回転角０を、光検出器によって検出する方
法はさまざまである。
法はさまざまである。
たとえば、検光子３を、偏光子２と、角αだけ傾けてお
き、この配置を固定して、光検出器強度を読み取ること
もできる。
き、この配置を固定して、光検出器強度を読み取ること
もできる。
検光子の主軸と、偏光方向とは（α−θ）の角をなすの
で、光検出器の出力は、 Ｖｏｕｒ−に邸２（α−θ） となる。Ｋは入射光強度と光検出器感度に比例する定数
である。
で、光検出器の出力は、 Ｖｏｕｒ−に邸２（α−θ） となる。Ｋは入射光強度と光検出器感度に比例する定数
である。
たとえば偏光子、検光子の主軸のなす角αを４５゜・と
すると、光検出器出力Ｖｏｕ ｔ はとなる。（３）式
のうち第２項は、θが小さいとして、言にθ ： Ｋ Ｖｅｌ！Ｈ（４） となる。
すると、光検出器出力Ｖｏｕ ｔ はとなる。（３）式
のうち第２項は、θが小さいとして、言にθ ： Ｋ Ｖｅｌ！Ｈ（４） となる。
光検出器出力Ｖｏｕ ｔの中に、磁界［Ｉに比例した部
分が含まれる。従って、入射光の強度を一定に保てば、
この装置で磁界Ｈを測定できる。
分が含まれる。従って、入射光の強度を一定に保てば、
この装置で磁界Ｈを測定できる。
また、−この装置と直角な方向に置いた導体中の電流■
を測定できる。電流■によって、光学材料の中に生じる
磁場Ｈを測定できるからである。
を測定できる。電流■によって、光学材料の中に生じる
磁場Ｈを測定できるからである。
このように、ファラデー効果を有する光学材料と、偏光
子、検光子、光源、光検出器を組合わせて、磁界、電流
を測定する事ができる。これは周知である。
子、検光子、光源、光検出器を組合わせて、磁界、電流
を測定する事ができる。これは周知である。
ファラデー効果を有する材料（ファラデー材料と呼ぶ）
として、従来、主として、鉛ガラスが用いられてきた。
として、従来、主として、鉛ガラスが用いられてきた。
鉛ガラスは、比較的大きいベルデ定数を持つ。波長λが
６３３ ｎｍの光に対し、■ｅ＝０．０９３ ”１０ｅ
−、である。また、鉛ガラスは反磁性ガラスで、温度に
対する安定性が優れている。このような理由で、鉛ガラ
スが用いられた。
６３３ ｎｍの光に対し、■ｅ＝０．０９３ ”１０ｅ
−、である。また、鉛ガラスは反磁性ガラスで、温度に
対する安定性が優れている。このような理由で、鉛ガラ
スが用いられた。
これに対し、他の金属元素（たとえばＴｂ）等を添加し
た、鉛ガラスの２倍以上のベルデ定数を有するガラスが
製造された。しかし、このようなガラスは常磁性ガラス
であり、ベルデ定数が１／′ｒ（’ｒは絶対温度）に比
例して変化するため温度特性が悪い。このような難点が
あって、安定した磁界−光変換器として使用する事が困
難であった。
た、鉛ガラスの２倍以上のベルデ定数を有するガラスが
製造された。しかし、このようなガラスは常磁性ガラス
であり、ベルデ定数が１／′ｒ（’ｒは絶対温度）に比
例して変化するため温度特性が悪い。このような難点が
あって、安定した磁界−光変換器として使用する事が困
難であった。
本発明は、鉛ガラスより感度が良く、温度特性も優れた
ファラデー材料を用い、特性のよい磁界−光変換器を与
えることを目的とする。
ファラデー材料を用い、特性のよい磁界−光変換器を与
えることを目的とする。
本発明者は、７アラデー材料として、ビスマスシリコン
オキサイド（Ｂ１１ｚ５ｉＯ２ｏ ）又はビスマスゲル
マニウムオキサイド（Ｂ１５ｚＧｅＯｚｏ ）を用いる
のが有望である、と考えた。ビスマスシリコンオキサイ
ド（以下ＢＳＯと略記）およびビスマスゲルマニウムオ
キサイド（以下ＢＧＯと略記）は、比較的大きいベルデ
定数を有するからである。この事実は、ＡＰＰＬＩＥＤ
ＰＨＹＳＩＣ５ＬＥＴｒＥＲ５ｖｏｌ １５ｎｏ、
５ （１９７０） ２０１、によってよく知られている
。
オキサイド（Ｂ１１ｚ５ｉＯ２ｏ ）又はビスマスゲル
マニウムオキサイド（Ｂ１５ｚＧｅＯｚｏ ）を用いる
のが有望である、と考えた。ビスマスシリコンオキサイ
ド（以下ＢＳＯと略記）およびビスマスゲルマニウムオ
キサイド（以下ＢＧＯと略記）は、比較的大きいベルデ
定数を有するからである。この事実は、ＡＰＰＬＩＥＤ
ＰＨＹＳＩＣ５ＬＥＴｒＥＲ５ｖｏｌ １５ｎｏ、
５ （１９７０） ２０１、によってよく知られている
。
しかし、今までＢＳＯ，ＢＧＯは、ファラデー素子とし
て実際に用いられた事がない。その理由は３つある。
て実際に用いられた事がない。その理由は３つある。
（１） ＢＳＯ，ＢＧＯは、ファラデー効果の他に旋
光能をも有する。これは結晶構造に反転対称性が無い事
に起因して、磁界が無い時でも、偏光方向が回転する性
質である。一般に、旋光角の方が、ファラデー効果によ
る偏光方向の回転角より大きく、ファラデー効果のみを
分離する方法が無かった。
光能をも有する。これは結晶構造に反転対称性が無い事
に起因して、磁界が無い時でも、偏光方向が回転する性
質である。一般に、旋光角の方が、ファラデー効果によ
る偏光方向の回転角より大きく、ファラデー効果のみを
分離する方法が無かった。
（２）旋光能に温度依存性があるため温度変動によって
偏光方向の回転角が変動するため測定誤差が大きくなる
こと。
偏光方向の回転角が変動するため測定誤差が大きくなる
こと。
（３） ＢＳＯ，ＢＧＯは、電気光学効果（ポッケル
ス効果）をも示す。このため、電界の影響を受けやすい
、という欠点がある。
ス効果）をも示す。このため、電界の影響を受けやすい
、という欠点がある。
以上のような欠点があるので、従来、ＢＳＯ。
ＢＧＯはファラデー材料として使用されなかった。
本発明者は、しかしながらＢＳＯ，ＢＧＯのベルデ定数
が大きく、しかも温度係数が小さいという長所を生かし
て、安定で高感度の磁界−光変換器を構成することがで
きることを発見した。
が大きく、しかも温度係数が小さいという長所を生かし
て、安定で高感度の磁界−光変換器を構成することがで
きることを発見した。
本発明者は、ＢＳＯ，ＢＧＯの単結晶を数多（育成する
うちに右旋光性のＢＳＯ，ＢＧＯと、左旋光性のＢＳＯ
，ＢＧＯとを育成することができる、という事実を発見
した。ここで、光に向って、時計廻りに偏波面が回転す
るのを右旋光、反時計廻りに偏波面が回転するのを左旋
光という。
うちに右旋光性のＢＳＯ，ＢＧＯと、左旋光性のＢＳＯ
，ＢＧＯとを育成することができる、という事実を発見
した。ここで、光に向って、時計廻りに偏波面が回転す
るのを右旋光、反時計廻りに偏波面が回転するのを左旋
光という。
実際、本発明者は、左、右旋光性のＢＳＯ又は１（Ｇ
Ｏを育成しそれらのベルデ定数と、旋光能、及びこれら
の温度依存性等を測定した。
Ｏを育成しそれらのベルデ定数と、旋光能、及びこれら
の温度依存性等を測定した。
その結果は、以下のようである。
（１） ベルデ定数は、左、右旋光性のＢＳＯ，ＢＧ
Ｏについて全く同一で、温度依存性は皆無であった。
Ｏについて全く同一で、温度依存性は皆無であった。
つまり、磁界が同一であれば、左、右の旋光性に拘わら
ず、偏波面の回転方向は同一である。
ず、偏波面の回転方向は同一である。
（２） 旋光能は、左、右旋光性のＢＳＯ，ＢＧＯに
於て、絶対値が等しく、符号が逆である。
於て、絶対値が等しく、符号が逆である。
ここで、例えば、旋光能は右旋光のものを正、左旋光の
ものを負で表わす。これは、任意の温度で成立する性質
であった。
ものを負で表わす。これは、任意の温度で成立する性質
であった。
結晶の長さがｌで、単位長さあたりの旋光能をρ０（基
準温度で）、旋光能の温度係数をｋとすると、結晶の中
を伝幡する光の偏光方向の回転角ψは、 （１）右旋光性のＢＳＯ、ＢＧＯ＋こ対しち ψＲ＝ ＰＧ ｌ！（１＋にΔＴ）＋ＶｅＨＩ！（５）
（１１）左旋光性のＢＳＯ，ＢＧＯ番こ対しくＰＬ＝−
ＰＯｌ （１＋にΔＴ）＋ＶｅＨＩ！ （６）とい
う式で表わされる。本発明者は、このような式（５）
、 （６）の関係をＢＳＯ，ＢＧＯに対して発見したの
である。ΔＴは基準温度からの温度の変化分である。旋
光能の温度係数には、測定値により、−３Ｘ １０−’
／’Ｃであることを知った。
準温度で）、旋光能の温度係数をｋとすると、結晶の中
を伝幡する光の偏光方向の回転角ψは、 （１）右旋光性のＢＳＯ、ＢＧＯ＋こ対しち ψＲ＝ ＰＧ ｌ！（１＋にΔＴ）＋ＶｅＨＩ！（５）
（１１）左旋光性のＢＳＯ，ＢＧＯ番こ対しくＰＬ＝−
ＰＯｌ （１＋にΔＴ）＋ＶｅＨＩ！ （６）とい
う式で表わされる。本発明者は、このような式（５）
、 （６）の関係をＢＳＯ，ＢＧＯに対して発見したの
である。ΔＴは基準温度からの温度の変化分である。旋
光能の温度係数には、測定値により、−３Ｘ １０−’
／’Ｃであることを知った。
左、右旋光性のあるＢＳＯ，ＢＧＯが（５） 、 （６
）式で示されるような偏光方向の回転をもたらすならば
、ここから、旋光能とその温度係数の影響を消去する事
ができる。
）式で示されるような偏光方向の回転をもたらすならば
、ここから、旋光能とその温度係数の影響を消去する事
ができる。
同じ長さの右旋光性ＢＳＯ，ＢＧＯと、左旋光性のＢＳ
Ｏ，ＢＧＯと等組合せると、全体としての偏波面（偏光
方向）の回転角ψ、は ψｔ：ψＲ＋ψＬ ： ２Ｖｅ Ｈｌ （７）となる。
Ｏ，ＢＧＯと等組合せると、全体としての偏波面（偏光
方向）の回転角ψ、は ψｔ：ψＲ＋ψＬ ： ２Ｖｅ Ｈｌ （７）となる。
つまり、左、右旋光性のＢＳＯ，ＢＧＯを組合わすと、
旋光能と、その温度依存性を完全に打消すことができる
。
旋光能と、その温度依存性を完全に打消すことができる
。
本発明は、このような発見と着想に基づいてなされた。
第３図は本発明の実施例に係る磁界−光度換器光学系略
図である。
図である。
７アラデー素子５は、同じ長さの左旋光性ＢＳＯ又はＢ
ＧＯ５と、右旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ７とを、貼合わせ
て一体としたものである。磁界１１は、ファラデー素子
５の光軸方向に存在するものとする。
ＧＯ５と、右旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ７とを、貼合わせ
て一体としたものである。磁界１１は、ファラデー素子
５の光軸方向に存在するものとする。
光源１を出た光は、偏光子２を通って、直線偏光になる
。直線偏光となった光は、ファラデー素子５に入射する
。光は７アラデー素子の中で、偏波面を回転させながら
伝幡してゆく。
。直線偏光となった光は、ファラデー素子５に入射する
。光は７アラデー素子の中で、偏波面を回転させながら
伝幡してゆく。
この回転角は、旋光能によるものが大部分を占める。し
たがって、左旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ５に於て、反時計
廻りに、右旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ７に於て、時計廻り
に偏波面が回転する。旋光能による回転は、絶対値が等
しく、符号が逆であるので、その値は大きいが、左右旋
光性材料を通過する内に、完全に打消される。
たがって、左旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ５に於て、反時計
廻りに、右旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ７に於て、時計廻り
に偏波面が回転する。旋光能による回転は、絶対値が等
しく、符号が逆であるので、その値は大きいが、左右旋
光性材料を通過する内に、完全に打消される。
結局、ファラデー効果による回転角のみが残る。
これは磁界Ｈに比例し、式（７）で表わされる。
偏波面（偏光方向）の回転した光は、検光子３を通る。
検光子３の、偏光子２の偏光方向に対する傾きαは、通
常４５° とする。
常４５° とする。
検光子３を通った光の振幅は、ｃａｓ（α−ψ（）に比
例する。光検出器４は、入射光の強度に比例する光電流
を生じるから、検出器出力Ｖｏｕ ｔは（２）式に示さ
れるものとなりθが小さい時、磁界Ｈに比例する部分と
して、（４）式で示される出力信号をとり出すことがで
きる。
例する。光検出器４は、入射光の強度に比例する光電流
を生じるから、検出器出力Ｖｏｕ ｔは（２）式に示さ
れるものとなりθが小さい時、磁界Ｈに比例する部分と
して、（４）式で示される出力信号をとり出すことがで
きる。
以下に実施例を示す。
７アラデー素子５として長さ２０ｔＩａＲの左旋光性Ｂ
ｓｏもしくはＢＧＯと、右旋光性のＢＳＯ又はＢＧＯを
組合わせたものを用いた。
ｓｏもしくはＢＧＯと、右旋光性のＢＳＯ又はＢＧＯを
組合わせたものを用いた。
温度を一１０℃〜６０℃まで変化させ、光検出器４の出
力を測定したところ温度変化による、光出力の変動は、
測定誤差（±０．３％）の範囲内であった。つまり、本
発明のファラデー素子は、全く温度依存性がない、とい
う事が確められた。
力を測定したところ温度変化による、光出力の変動は、
測定誤差（±０．３％）の範囲内であった。つまり、本
発明のファラデー素子は、全く温度依存性がない、とい
う事が確められた。
これと比較するため、右旋光性のみ、又は左旋光性のみ
のＢＳＯ又はＢＧＯで、同じ長さのファラデー素子を作
った。これを用いて同様の試験をした。温度が３０℃±
３０℃の範囲で変動させると、回転角ψの温度変動は乎
８°に達した。これは、長さ１ｍあたりで、３０℃の温
度変化に対し、−〇、２゜変動するという事であり印加
磁界Ｈによる回転角ψＨと同レベルの変動である。
のＢＳＯ又はＢＧＯで、同じ長さのファラデー素子を作
った。これを用いて同様の試験をした。温度が３０℃±
３０℃の範囲で変動させると、回転角ψの温度変動は乎
８°に達した。これは、長さ１ｍあたりで、３０℃の温
度変化に対し、−〇、２゜変動するという事であり印加
磁界Ｈによる回転角ψＨと同レベルの変動である。
このように、ＢＳＯ，ＢＧＯにみられる大きい旋光能の
温度変化を打消すことにより温度安定性に優れた磁界−
光変換器を提供することができる。
温度変化を打消すことにより温度安定性に優れた磁界−
光変換器を提供することができる。
この例で、一方が左旋光性、他方が右旋光性で長さが同
一のＢＳＯ又はＢＧＯを用いた。しかし、ＢＳＯ，ＢＧ
Ｏの旋光能、ベルデ定数は等しいので、一方をＢＳＯに
、他方をＢＧＯにしても良い。
一のＢＳＯ又はＢＧＯを用いた。しかし、ＢＳＯ，ＢＧ
Ｏの旋光能、ベルデ定数は等しいので、一方をＢＳＯに
、他方をＢＧＯにしても良い。
また、左、右旋光性のＢＳＯ、又はＢＧＯを多数枚積層
してもよい、左旋光性のＢＳＯ又はＢＧＯの長さの和と
、右旋光性のＢＳＯ又はＢＧＯの長さの和とが等しけれ
ば良い。
してもよい、左旋光性のＢＳＯ又はＢＧＯの長さの和と
、右旋光性のＢＳＯ又はＢＧＯの長さの和とが等しけれ
ば良い。
また、各々の素子は必ずしも密着している必要がない。
光の進行方向に、互に離隔して並んでいても差支えない
。
。
磁界Ｈの大きさを検出する感度は、ファラデー素子５の
長さに比例する。素子の長さを増加させるのが難しい時
は、ファラデー素子の両側にミラーを設け、これによっ
て光を反射し、繰返しファラデー素子の中を往復させれ
ば良い。
長さに比例する。素子の長さを増加させるのが難しい時
は、ファラデー素子の両側にミラーを設け、これによっ
て光を反射し、繰返しファラデー素子の中を往復させれ
ば良い。
長さＬ （＝２／ ’）のファラデー素子の中を、Ｎ回
往復させると、偏光面の回転角ΦＮは、ΦＮ ＝ ２Ｖ
ｅ ＨＮ Ｌ （８）となる。感度が
第１図のものに比して２Ｎ倍となるわけである。
往復させると、偏光面の回転角ΦＮは、ΦＮ ＝ ２Ｖ
ｅ ＨＮ Ｌ （８）となる。感度が
第１図のものに比して２Ｎ倍となるわけである。
本発明は、磁界Ｈの測定器として、好適に利用できる。
また送電線のように、導体中を流れる高電圧の電流を、
非接触で、測定する為にも利用できる。
非接触で、測定する為にも利用できる。
電線を中心とした同心円方向に、距離に反比例した磁界
Ｉ！が生ずるので、これを測定しで、電流値を知ること
ができる。
Ｉ！が生ずるので、これを測定しで、電流値を知ること
ができる。
しかしながら、ＢＳＯ，ＢＧＯは電気光学効果（ポッケ
ルス効果）をも備えた非線型光学材料である。電流を測
定する場合は、本発明のファラデー素子の設置状態によ
って、ポッケルス効果により、直線偏光が楕円偏光に変
調されてしまう。この場合、偏光方向の回転角として得
られる信号には、電界強度の影響をも含むことになる。
ルス効果）をも備えた非線型光学材料である。電流を測
定する場合は、本発明のファラデー素子の設置状態によ
って、ポッケルス効果により、直線偏光が楕円偏光に変
調されてしまう。この場合、偏光方向の回転角として得
られる信号には、電界強度の影響をも含むことになる。
本発明者は、このような欠点を克服する方法についてさ
らに考察した。そして、結晶全体を透明な導電性材料で
覆えば良い事を見い出した。導電性材料で覆えば、結晶
表面が等電位面になるから、結晶の内部は電界が存在し
なくなる。
らに考察した。そして、結晶全体を透明な導電性材料で
覆えば良い事を見い出した。導電性材料で覆えば、結晶
表面が等電位面になるから、結晶の内部は電界が存在し
なくなる。
第４図は、このような実施例を示す断面図である。
光源からの光は、光ファイバ８によって、本発明の磁界
−光変換器の近傍まで導く。ロッドレンズ９が光ファイ
バ８の終端に設けてあり、これにより平行光束とする。
−光変換器の近傍まで導く。ロッドレンズ９が光ファイ
バ８の終端に設けてあり、これにより平行光束とする。
さらに、この光束は、偏光子プリズム１０を通り、直線
偏光となる。
偏光となる。
７アラデー素子１１は、ＢＳＯ又はＢＣ，Ｏの光学研磨
した厚さ３１１Ｉ＋の結晶板である。これは、１．５鰭
の左旋光性結晶と、１．５１１ＩＩ＋の右旋光性結晶と
を組合せたものである。
した厚さ３１１Ｉ＋の結晶板である。これは、１．５鰭
の左旋光性結晶と、１．５１１ＩＩ＋の右旋光性結晶と
を組合せたものである。
ファラデー素子１１の両面には、平行な反射層１２゜１
３が形成しである。これは多層誘電膜により作る事がで
きる。また、金属を蒸着しても良い。
３が形成しである。これは多層誘電膜により作る事がで
きる。また、金属を蒸着しても良い。
さらにファラデー素子１１の周囲全面には、透明導電性
薄膜１４が設けである。例えば、ＩｎｚＯａまたはＩｎ
ｚＯａ −５ｎｕ２ 系の透明電極材料をＲＦスパッ
タリング法あるいは真空蒸着法により、周囲全面に付着
させるのがよい。
薄膜１４が設けである。例えば、ＩｎｚＯａまたはＩｎ
ｚＯａ −５ｎｕ２ 系の透明電極材料をＲＦスパッ
タリング法あるいは真空蒸着法により、周囲全面に付着
させるのがよい。
７アラデー素子１１の端部には、光の出口があり、この
前方に検光子プリズム１５、ロッドレンズ１６、光ファ
イバ１７が設けである。
前方に検光子プリズム１５、ロッドレンズ１６、光ファ
イバ１７が設けである。
検光子プリズム１５は、偏光子プリズム１０と光学軸が
４５°の角を成すよう配置しである。光ファイバ１７の
終端には、光検出器を設ける。
４５°の角を成すよう配置しである。光ファイバ１７の
終端には、光検出器を設ける。
光ファイバ８からの光は、偏光プリズム１０を通って、
直線偏光となり、ファラデー素子１１の中へ入射する。
直線偏光となり、ファラデー素子１１の中へ入射する。
入射角をＯｏよりずらしておき、反射層１２ 、１３の
間で、何回か反射しながら、ファラデー素子の中を伝播
するようにする。この例では、反射層１２ 、１３で各
６回ずつ反射し、ファラデー素子１１から出るようにな
っている。
間で、何回か反射しながら、ファラデー素子の中を伝播
するようにする。この例では、反射層１２ 、１３で各
６回ずつ反射し、ファラデー素子１１から出るようにな
っている。
このようにすると、ファラデー素子の長さを実効的に長
くすることができ、感度もそれだけ増大する。
くすることができ、感度もそれだけ増大する。
また導電性薄膜１４で覆うから、電界の効果を遮断する
事ができる。
事ができる。
導電性薄膜の効果を確めるため、導電性薄膜のあるもの
（Ａ素子）と、導電性薄膜のないもの（Ｂ素子）とを作
って、高圧送電線の電流ｌに対する、本発明装置の光検
出器の出力の変調度Ｍとを試験した。
（Ａ素子）と、導電性薄膜のないもの（Ｂ素子）とを作
って、高圧送電線の電流ｌに対する、本発明装置の光検
出器の出力の変調度Ｍとを試験した。
第５図はその結果を示す。
Ａ素子では、電流■と変調度Ｍとは、リニアーな関係を
示す。
示す。
Ｂ素子では、電流Ｉの値の小さい時に、電流Ｉと変調度
Ｍの間に、リニアリティからのずれが現われる。つまり
、電流値に対応する値より大きく変調される事が分る。
Ｍの間に、リニアリティからのずれが現われる。つまり
、電流値に対応する値より大きく変調される事が分る。
これが電気光学効果による変調だと考えられる。送電線
直下の電界強度は数１００〜数１０００ｖ／１ｉ０Ｉ＋
と高い。ファラデー素子の設置のしかたによっては
、電気光学効果による変調が起るからである。導電性薄
膜で覆うことにより、このような難点を克服できる。
直下の電界強度は数１００〜数１０００ｖ／１ｉ０Ｉ＋
と高い。ファラデー素子の設置のしかたによっては
、電気光学効果による変調が起るからである。導電性薄
膜で覆うことにより、このような難点を克服できる。
なお、透明でなければならないのは、光の入口、出口だ
けで、その他の部分は非透明であって良い。
けで、その他の部分は非透明であって良い。
従って、入口、出口だけを透明導電性材料で覆い、その
他は金属薄膜でコーティングするようにしても良い。さ
らに、この例のように、反射層を用いて何度も光を反射
させるものは、シールド用の金属薄膜によって、反射層
を兼用させる事も可能である。
他は金属薄膜でコーティングするようにしても良い。さ
らに、この例のように、反射層を用いて何度も光を反射
させるものは、シールド用の金属薄膜によって、反射層
を兼用させる事も可能である。
効果を述べる。
（１） ＢＳＯ，ＢＧＯは鉛ガラスよりもベルデ定数
が大きく、かつ温度に対して安定である。
が大きく、かつ温度に対して安定である。
本発明はＢＳＯ又はＢＣ，Ｏを７アラデー素子として使
うから、高感度で温度安定性の優れた磁界−光変換器を
構成すること力くてきる。
うから、高感度で温度安定性の優れた磁界−光変換器を
構成すること力くてきる。
（２）右旋光性結晶と左旋光性結晶とを組合わしてファ
ラデー素子とするから、結晶固有の旋光能を正確に打消
すことができる。また、結晶固有の旋光能の温度依存性
をも打消すことができる。
ラデー素子とするから、結晶固有の旋光能を正確に打消
すことができる。また、結晶固有の旋光能の温度依存性
をも打消すことができる。
（３） さらに、ファラデー素子を導電性薄膜で被覆
する事とすれば、外部電界の影響を遮断でき、高圧電線
を流れる電流をも正確番こ１１１１１定する事ができる
。
する事とすれば、外部電界の影響を遮断でき、高圧電線
を流れる電流をも正確番こ１１１１１定する事ができる
。
このように有用な発明である。
第１図はファラデー効果の説明図であり、第２図は従来
例に係る磁界−光変換器の光学系構成図であり、第３図
は本発明の実施例に係る磁界−光度換器光学系略図であ
り、第４図Ｃまイ也の実施伊１！こ係る磁界−光度換器
光学系断面図であり、第５図はファラデー素子の周囲番
こ導電性薄膜を設置すた場合（Ａ）と、導電性薄膜の無
む）場合（Ｂ）とに於て、高圧送電線の電流Ｉと、光検
出器の出力の変Ｒ周度Ｍの関係を示すグラフである。 １・・・・光 源 ２・・・・・偏光子 ３・・・・・・検光子 ４・・・・・光検出器 ５・・・・・ファラデー素子 ６・・・・左旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ ７・・・・右旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ ８・・・・光ファイバ ９・・・・・・ロッドレンズ １０・・・・・偏光子プリズム １１・・・・・ファラデー素子 １２ 、１３・・・・・・反射層 １４ ・・・・透明導電性薄膜 １５・・・・・・検光子プリズム １６ ・・・・ロッドレンズ １７・ 光ファイバ Ｈ・・・・磁 界 θ・・・・・偏光方向の回転角
例に係る磁界−光変換器の光学系構成図であり、第３図
は本発明の実施例に係る磁界−光度換器光学系略図であ
り、第４図Ｃまイ也の実施伊１！こ係る磁界−光度換器
光学系断面図であり、第５図はファラデー素子の周囲番
こ導電性薄膜を設置すた場合（Ａ）と、導電性薄膜の無
む）場合（Ｂ）とに於て、高圧送電線の電流Ｉと、光検
出器の出力の変Ｒ周度Ｍの関係を示すグラフである。 １・・・・光 源 ２・・・・・偏光子 ３・・・・・・検光子 ４・・・・・光検出器 ５・・・・・ファラデー素子 ６・・・・左旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ ７・・・・右旋光性ＢＳＯ又はＢＧＯ ８・・・・光ファイバ ９・・・・・・ロッドレンズ １０・・・・・偏光子プリズム １１・・・・・ファラデー素子 １２ 、１３・・・・・・反射層 １４ ・・・・透明導電性薄膜 １５・・・・・・検光子プリズム １６ ・・・・ロッドレンズ １７・ 光ファイバ Ｈ・・・・磁 界 θ・・・・・偏光方向の回転角
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （］） ７アラデー効果を用いて磁界の信号を光の信号
に変換する装置において、ファラデー素子として、同じ
長さの、右旋光性と左旋光性のビスマスシリコンオキサ
イド（Ｂ１１２ＳｉＯｚｏ ）又はビスマスゲルマニウ
ムオキサイド（Ｂｉ１２Ｇｅ０２ｏ ）を組合わせて構
成したことを特徴とする磁界−光変換器。 （２）７アラデー素子の表面に、光の入出力部を少なく
とも透明にした導電性薄膜を形成しである特許請求の範
囲第（１）項記載の磁界＝光変換器。 （３） ファラデー素子の平行端面に反射層を設けて
少なくとも１個以上光が反射することを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項もしくは第（２）項記載の磁界−
光変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2342982A JPS58140716A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 磁界−光変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2342982A JPS58140716A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 磁界−光変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140716A true JPS58140716A (ja) | 1983-08-20 |
| JPH0445813B2 JPH0445813B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=12110257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2342982A Granted JPS58140716A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 磁界−光変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140716A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63182573A (ja) * | 1987-01-26 | 1988-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | 光応用電流・磁界センサ |
| EP0353057A2 (en) * | 1988-07-28 | 1990-01-31 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical component and magnetic-field sensor using superposed single crystal elements having different optical properties |
| JPH02120823A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 偏光制御素子 |
| JPH02255597A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-16 | Ngk Insulators Ltd | 旋光性単結晶およびその製造方法 |
| JP2014003876A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Hiroshi Kobayashi | すり板の製造と製造方法 |
| CN104122423A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-29 | 国家电网公司 | 一种bgo晶体电光系数温度相关性的自补偿装置和方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5013669A (ja) * | 1973-06-12 | 1975-02-13 | ||
| JPS55121422A (en) * | 1979-03-12 | 1980-09-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magneto-optic element |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP2342982A patent/JPS58140716A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5013669A (ja) * | 1973-06-12 | 1975-02-13 | ||
| JPS55121422A (en) * | 1979-03-12 | 1980-09-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magneto-optic element |
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| US4984875A (en) * | 1988-07-28 | 1991-01-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical component and magnetic-field sensor using superposed single crystal elements having different optical properties |
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| JPH0463374B2 (ja) * | 1988-10-31 | 1992-10-09 | Hamamatsu Photonics Kk | |
| JPH02255597A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-16 | Ngk Insulators Ltd | 旋光性単結晶およびその製造方法 |
| US5132100A (en) * | 1989-03-30 | 1992-07-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Optically active single crystal and fabrication process thereof |
| JP2014003876A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Hiroshi Kobayashi | すり板の製造と製造方法 |
| CN104122423A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-29 | 国家电网公司 | 一种bgo晶体电光系数温度相关性的自补偿装置和方法 |
| WO2016008406A1 (zh) * | 2014-07-15 | 2016-01-21 | 国家电网公司 | 一种bgo晶体电光系数温度相关性的自补偿装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0445813B2 (ja) | 1992-07-28 |
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