JPS5827071A - 光磁界検出器 - Google Patents
光磁界検出器Info
- Publication number
- JPS5827071A JPS5827071A JP12518381A JP12518381A JPS5827071A JP S5827071 A JPS5827071 A JP S5827071A JP 12518381 A JP12518381 A JP 12518381A JP 12518381 A JP12518381 A JP 12518381A JP S5827071 A JPS5827071 A JP S5827071A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- light
- prism
- optical fiber
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R33/0322—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect using the Faraday or Voigt effect
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- Measuring Magnetic Variables (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、光ファイバと光の偏波面の回転能（ファラデ
ー回転能）を利用した磁界測定装置において、磁界以外
の外乱（例えば、光ファイバの曲げによる光損失、温度
変化による光透過事変化）にも安定な磁界検出を可能と
する方法−関する。
ー回転能）を利用した磁界測定装置において、磁界以外
の外乱（例えば、光ファイバの曲げによる光損失、温度
変化による光透過事変化）にも安定な磁界検出を可能と
する方法−関する。
従来、光ファイバとファラデー回転能をもつ素子を組合
せた磁界検出方法は第１図に示す構成を取っていた。光
源１からの無偏光の光を光ファイバ２−１で磁界検出部
人に導く。磁界検出部人は偏光子３、ファラデー回転素
子４、検光子５よりなり、光ファイバ２−１の無偏光の
光は偏光子３で直線偏光成分が取り出されファラデー回
転素子４に注入される。ファラデー回転素子４は、光の
進行方向に印加された磁界の強さＨに比例しただけ直線
偏光の光を、面内で回転させる。検光子５は通常偏光子
３と４５°の角度で相対しており、ファラデー回転素子
４による直線偏光の回転で検光子５ｔ−通る光の強度が
変化する。この光を光ファイバ２−２で光検出器６まで
導き、出力を検出する。この検出出力は磁界の強さＨに
比例して次のように書きあられせる。
せた磁界検出方法は第１図に示す構成を取っていた。光
源１からの無偏光の光を光ファイバ２−１で磁界検出部
人に導く。磁界検出部人は偏光子３、ファラデー回転素
子４、検光子５よりなり、光ファイバ２−１の無偏光の
光は偏光子３で直線偏光成分が取り出されファラデー回
転素子４に注入される。ファラデー回転素子４は、光の
進行方向に印加された磁界の強さＨに比例しただけ直線
偏光の光を、面内で回転させる。検光子５は通常偏光子
３と４５°の角度で相対しており、ファラデー回転素子
４による直線偏光の回転で検光子５ｔ−通る光の強度が
変化する。この光を光ファイバ２−２で光検出器６まで
導き、出力を検出する。この検出出力は磁界の強さＨに
比例して次のように書きあられせる。
Ｐｏｏｔ＝ｋＰｏ （１−８ｉｎ２Ｆ）／２ ・凹曲・
＝・（１）ここで Ｐｏｕｔ：検出出力 Ｐｏ：光源の光の強さ ｋ ：伝送効率 Ｆ ：ファラデー回転角 ファラデー回転角は通常次式であられされる。
＝・（１）ここで Ｐｏｕｔ：検出出力 Ｐｏ：光源の光の強さ ｋ ：伝送効率 Ｆ ：ファラデー回転角 ファラデー回転角は通常次式であられされる。
Ｆ＝Ｖ、ＨＬ ・・・・・曲曲曲・曲曲曲・四囲〇）
■、：ベルデ定数 Ｌ ：ファラデー素子の長さ ベルデ定数Ｖ、はファラデー回転素子固有の定数である
。
■、：ベルデ定数 Ｌ ：ファラデー素子の長さ ベルデ定数Ｖ、はファラデー回転素子固有の定数である
。
式（１）における伝送効率には、光ファイバの伝送損失
、光源から光ファイ、バへの光の注入率、光フアイバ端
面の反射率、ファラデー回転素子の光の吸収損失、偏光
子の透過率などに関するものである。第１図に示した磁
界検出器が完全に理想的な場合には式（１）、（２）よ
り出力は磁界の強さＨのみによって変化し、その出力よ
り逆に磁界の強さＨが求められる。しかし一般に光源１
がらの光の強さＰａは時間的に、また外部温度変動によ
って変化する。マえ、光ファイバから偏光子３を介して
フも アラデー回転素子４に入る直線偏その光の強さも変化す
る。これは光ファイバ２−１内の光の偏光状態がつねに
完全にランダムな無偏光でないからである。このため、
弐〇）の伝送効率にも時間的に変化する。このため、磁
界検出が不安定になり、最小検出磁界が上記ノイズによ
って決定される。
、光源から光ファイ、バへの光の注入率、光フアイバ端
面の反射率、ファラデー回転素子の光の吸収損失、偏光
子の透過率などに関するものである。第１図に示した磁
界検出器が完全に理想的な場合には式（１）、（２）よ
り出力は磁界の強さＨのみによって変化し、その出力よ
り逆に磁界の強さＨが求められる。しかし一般に光源１
がらの光の強さＰａは時間的に、また外部温度変動によ
って変化する。マえ、光ファイバから偏光子３を介して
フも アラデー回転素子４に入る直線偏その光の強さも変化す
る。これは光ファイバ２−１内の光の偏光状態がつねに
完全にランダムな無偏光でないからである。このため、
弐〇）の伝送効率にも時間的に変化する。このため、磁
界検出が不安定になり、最小検出磁界が上記ノイズによ
って決定される。
本発明の目的は磁界以外の外乱（例えば光源の変動、光
ファイバの伝送損失変動）によっては出力が安定な磁界
検出方法を提供することにある。
ファイバの伝送損失変動）によっては出力が安定な磁界
検出方法を提供することにある。
以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。第２図は本
発明における磁界検出器の構成図である。
発明における磁界検出器の構成図である。
磁界検出部Ａは偏光子３、ファラデー回転素子４、光学
プリズム７よりなり、偏光子３の光の振動方向（直線偏
光の向き）と光学プリズムの光主軸かのを用い、光ファ
イバ２−２を介してそれぞれを光検出器６−１．６−２
で検出する。ここで光学プリズムは検出される光の強さ
Ｐ＋、Ｐａがそれぞれ次式であられされるものをもちい
る。
プリズム７よりなり、偏光子３の光の振動方向（直線偏
光の向き）と光学プリズムの光主軸かのを用い、光ファ
イバ２−２を介してそれぞれを光検出器６−１．６−２
で検出する。ここで光学プリズムは検出される光の強さ
Ｐ＋、Ｐａがそれぞれ次式であられされるものをもちい
る。
・・・・・・・・・・・・ （３）
これを演算回路で
なる計算を行えば、式＜３） 、 （４）より５＝ｓｉ
ｎＦ＝ｓｉｎ（Ｖ、ＨＬ） ”−””−”−”’・（
５）となる。式（５）は光源の強さ、伝送効率に無関係
で、ただ磁界に比例する出力を与える。このため検出出
力は非常に安定である。
ｎＦ＝ｓｉｎ（Ｖ、ＨＬ） ”−””−”−”’・（
５）となる。式（５）は光源の強さ、伝送効率に無関係
で、ただ磁界に比例する出力を与える。このため検出出
力は非常に安定である。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
実施例
光源としては出力（Ｐｏｕｔ）が６０ｍＷの発光ダイオ
ードを用い、光ファイバとしては直径６００μｍの石英
ファイバをコアとし１００μｍ厚のプラスチックのクラ
ツディングをもつものを使用した。光源の波長は０．８
μｍであつ九。ファラデー回転素子としては、（ＹＳｍ
ＬｕＣａ）ｓ （ＦｅＱｅ）ｓＯＩｌなる厚み１５μ
ｍの磁性ガーネット薄膜を厚み０．３５■のガドリニウ
ム・ガリウム・ガーネットＧｄ５ＧａｉＯ＋＊の両面に
、磁化方向が上記面に垂直となるように液相成長法によ
って形成したものを用いた。光学プリズムとしては大き
さが５×５謹で長さが約１２簡のウォラストンプリズム
であり、二つの光の分離角は約２０度であった。第２図
における光ファイバ２−１と偏光子３の間に直径１．８
■の棒レンズを入れ、光ファイバ２−１よりの光を平行
にした。また光ファイバ２−２とウォラストンプリズム
の間にも結合効率を上げるため同一の棒レンズを用いた
。
ードを用い、光ファイバとしては直径６００μｍの石英
ファイバをコアとし１００μｍ厚のプラスチックのクラ
ツディングをもつものを使用した。光源の波長は０．８
μｍであつ九。ファラデー回転素子としては、（ＹＳｍ
ＬｕＣａ）ｓ （ＦｅＱｅ）ｓＯＩｌなる厚み１５μ
ｍの磁性ガーネット薄膜を厚み０．３５■のガドリニウ
ム・ガリウム・ガーネットＧｄ５ＧａｉＯ＋＊の両面に
、磁化方向が上記面に垂直となるように液相成長法によ
って形成したものを用いた。光学プリズムとしては大き
さが５×５謹で長さが約１２簡のウォラストンプリズム
であり、二つの光の分離角は約２０度であった。第２図
における光ファイバ２−１と偏光子３の間に直径１．８
■の棒レンズを入れ、光ファイバ２−１よりの光を平行
にした。また光ファイバ２−２とウォラストンプリズム
の間にも結合効率を上げるため同一の棒レンズを用いた
。
光検出器としてはＰＩＮフォトダイオードを用いそれぞ
れの出力を検出し、式（４）の演算を行わせた所第３図
に示すように良好な出力が直線性よく得られた。
れの出力を検出し、式（４）の演算を行わせた所第３図
に示すように良好な出力が直線性よく得られた。
第１図は従来の光ファイバを用いた磁界検出器の構成図
で、第２図は本発明における磁界検出器の構成図である
。第３図は実施例の説明図で、出力と磁界の強さの関係
を示す。 １・・・光源、２−１．２−２・・・光ファイバ、３・
・・偏光子、４・・・ファラデー回転素子、５・・・検
光子、６゜６−１．６−２・・・光検出器、７・・・光
学プリズム。 代理人 弁理士 薄田利幸 罫 １ 図 ４ −２ 第３図 伍昇Ｑ 狼−２＜４”ラスジ
で、第２図は本発明における磁界検出器の構成図である
。第３図は実施例の説明図で、出力と磁界の強さの関係
を示す。 １・・・光源、２−１．２−２・・・光ファイバ、３・
・・偏光子、４・・・ファラデー回転素子、５・・・検
光子、６゜６−１．６−２・・・光検出器、７・・・光
学プリズム。 代理人 弁理士 薄田利幸 罫 １ 図 ４ −２ 第３図 伍昇Ｑ 狼−２＜４”ラスジ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光源とファラデー回転能を有する媒質を有してなる
磁界検出部と、上記検出部からの光を計測する計測部と
上記光源と検出部および計測部を光学的に結合する光伝
送路とからなる磁界測定装置において上記検出部が偏光
子、ファラデー回転能を有する媒質と光学プリズムで構
成されたことを特徴とする磁界検出器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の磁界検出器において、
光学プリズムは、入射光″ｌｒ、２つの直線偏光の光に
分離するプリズムで構成されている磁界検出器。 ３．４Ｇ許請求の範囲第１項記載の磁界検出器において
、分離された２つの光を、実質的に２本の光ファイバで
計測部まで導びき、それらの出力の差と和の比を取って
計測する磁界検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12518381A JPS5827071A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 光磁界検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12518381A JPS5827071A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 光磁界検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5827071A true JPS5827071A (ja) | 1983-02-17 |
Family
ID=14903951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12518381A Pending JPS5827071A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 光磁界検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5827071A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60138480A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-23 | Hitachi Cable Ltd | 光学式磁界センサ |
| JPS6126875A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-06 | Toshiba Corp | 磁界測定装置 |
| JPS62133973A (ja) * | 1985-12-05 | 1987-06-17 | 松下電器産業株式会社 | 処置装置 |
| US4896103A (en) * | 1985-06-29 | 1990-01-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current measuring magnetic field sensor having magnetooptic element with its easy axis of magnetization at right angles to the magnetic field generated by the current |
| US4956607A (en) * | 1988-03-03 | 1990-09-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Method and apparatus for optically measuring electric current and/or magnetic field |
-
1981
- 1981-08-12 JP JP12518381A patent/JPS5827071A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60138480A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-23 | Hitachi Cable Ltd | 光学式磁界センサ |
| JPS6126875A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-06 | Toshiba Corp | 磁界測定装置 |
| US4896103A (en) * | 1985-06-29 | 1990-01-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current measuring magnetic field sensor having magnetooptic element with its easy axis of magnetization at right angles to the magnetic field generated by the current |
| JPS62133973A (ja) * | 1985-12-05 | 1987-06-17 | 松下電器産業株式会社 | 処置装置 |
| US4956607A (en) * | 1988-03-03 | 1990-09-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Method and apparatus for optically measuring electric current and/or magnetic field |
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