JPS5827072A - 光磁界測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の利用分野 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、磁界検出
部が磁性ガーネット薄膜よりな１磁界検出部度を大きく
することを可能とすゐ磁界測定方法に関するものである
。

（２）従来技術 従来、光ファイバと磁性ガーネット薄膜を組合せ九磁界
検出装置においては、その検出感度を向上させるために
、磁性ガーネット薄膜の厚みを厚くしていた。これは、
磁性ガーネット薄膜のファラデー回転量Ｆ（５ジアン）
がＦ−Ｖ、Ｈｈ　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１）■、；物質固有の比例定数 Ｈ：磁界の強さ ｈ：磁性ガーネット薄膜の厚み と表現出来るため、膜厚りを大きくとれば、フアラデー
回転角Ｆが大きくなるためである。しかし、磁性ガーネ
ット薄膜は光の短波長側では、例えば波長０．４１μｍ
や０．８μｍでは光の透過率が悪く、磁性ガーネット薄
膜の厚みを規制してい友。光の吸収係数をαとすると透
過率は・Ｘｐ（−ａｈ）となる。また薄膜よりの反射率
をＲとする。この丸め、全出力は、比例定数をのぞくと
、一般的に次式で示される。

Ｐｅｓ偽”Ｆ”ｅＸＩ（−ａｈ）（１−Ｒ）”　　　−
曲・曲（２）ａｃ■、襲ｅｘｐ（−ａｈ）　（１−Ｒ）
”伐）式を膜厚りの関数とみるとｂ−α−１０時出力は
最大となる。このことは通常フイギャーオプメリットと
呼ばれる。

さて磁性ガーネット薄膜に印加する磁場の強さを大きく
していくと、（１）弐に従ってファラデー回転量は増加
するが、ある値以上では増加が完全に止まる。この静止
が生じる磁場の強さをＨｏとする。この飽和磁界Ｈ０は
磁性ガーネットの膜厚ｈＯ関数でＴｏね、第一図に磁性
ガーネットの厚みｈ１磁性ガーネットの特性長１、全磁
化４ｘ’ｈＬとの関係を示す、とれより次の２点が理解
出来る。

１）　磁性ガーネットの厚みが薄い時、厚みｈが変化す
るとＨｏの値も大幅に変動する。

２）　磁性ガーネットの厚みが厚くなると、厚みｈに対
するＨｏの変化量は非常に小さい。

以上の結果を念頭において、磁性ガーネットの厚みｈ１
飽和磁界Ｈ０、吸収係数αをもつ磁性ガーネット薄膜に
ついて、厚みをｎ倍にした時の出力と、上記磁性ガーネ
ット薄膜をｎ個重ねた時の出力を考える。

磁性ガーネット薄膜をｎ個重ねえ場合には、出力Ｐ、は
元の出力なＰｅ５ｔとし九時Ｐａ＝Ｐ＊＊ｓ　＠ｎ　ｅ
ＸＩ）（−（ｎ−１）ａｈ）Ｘ（１−Ｒ）”　・（３）
となる。ここでＲは平面Ｏ反耐重である。

次に厚みをｎ倍にした時、第一図によってＨｏが増加す
るため、その増加がｍＨ，になったとする、この時には
、出力Ｐ−は ｐｈｚｐ＊ｓ＊　−ｅｘｐ　（−（ｎ−１）ａｈ）（１
−Ｒ）＠・曲間（４）となる。

式の）と（４）を比較すると となる。すなわち、一般に磁性薄膜の厚みを単に厚くす
るよ抄も、複数枚重ねえ方が有効であることを意味して
いる。しかしながら、薄膜の反射による機先があるため
（５）式でわかるようにで無数側重ねると逆に出力は小
さくなり、厚みを厚くした方が有効になる。

このように従来の方法のように、薄膜の厚みを厚くする
だけでは有効な効果は祷られない。

（３）発明の目的 本発明の目的は、微小磁界を検知できるように出力効率
を大きくする方法を提供することにある。

（４）　　発明の詳細な説明 （５）式で示したように出力を最大にならしめるＫｔｉ
、ｍ　（１−ｎ　）ｓ（ｓ−ｍ）＞　１の時には、磁性
ガーネツＦｌｌ膜をｎ個重ねて用いればよく、”　（１
−Ｒ）”＠−”＜　Ｉ　Ｏ時にはｎ倍の厚みになるよう
に磁性ガーネットの膜厚を増加させる。いずれＯ場合ｔ
％伐）弐において説明したフイギャーオブメリットの近
辺で使用されることが必要である。

（５）実施例 以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。

０．８μｍの発光ダイオードを用い、直径６００μｍの
プラスチッククラッド石英光ファイバ２に入射し、検出
部Ａにレンズ３を介して平行に導びいた。磁界検出部人
は偏光子４、磁性薄膜５、ウォラストンプリズム６よ抄
なり、偏光子４の光の振動方向（直線偏光の向き）とウ
ォラストンプリズム６の主軸が４５６に相対するように
設定されて−る。磁性ガーネット薄膜には（Ｙ８ｆｆ’
ＬｕＣ１）ｓ　（ＦｅＧ１りｓ　Ｑｕよりなる厚みａｓ
ｒｎＯ１ｌ性ガーネット性膜−ネット薄膜Ｓ閣Ｏガドリ
ラム・ガリウム・ガーネットＧ’ｓ　Ｇｌｋ　Ｏ＋ρ両
面に１磁化方向が上記面に垂直になるように液相成長法
によって形成したものを用いた。第２図には、磁性薄膜
を４枚用いた場合を示している。

ウォラストンプリズムは入射光を２つの直線偏光波に分
離するためでレンズ３−１．３−２で再び収光し光ファ
イバ２−１．２−２に入射し九、それぞれの出力をＰＩ
Ｎフォトダイオードで検出し、電気的な演算回路で なる計算を行い出力をモニターした。

第２図に示すように光の進行方向に磁界Ｈを印加し九と
きの出力を磁性薄膜５の枚数を５枚。

３枚、２枚と変えて測定した。その結果を第３図に示す
。図かられかるように、磁性薄膜の重ねる個数を増せば
出力は増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁性ガーネット薄膜における飽和磁界Ｈ０と
磁性ガーネット薄膜の厚みｈの関係を示す図で、Ｊは特
性長、４πＭ、は＊ａ化でおる。第２図は、本発明の一
実施例における磁界検出方法の構成を示す説明図で、第
３図は本発明の一実施例において、磁性ガーネット薄膜
の枚数を変えた時の出力と磁界の強さの関係を示すグラ
フである。 １・・・光源、２．２−１．２−２・・・光ファイノ（
，３゜３−１．３−２・・・収光レンズ、４・・・偏光
子、５・・・第　　１　図 ｈ／１ ｆＪ　　Ｚ　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　光源と、７アラデ一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、上記ファラデ
   ー回転能を有する媒質が光の伝送方向に磁化された磁性
   ガーネット薄膜で構成されたことを特徴とする光磁外測
   定装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の磁界測定装置において
   、磁性ガーネット薄膜が ｍ（ｓ　−ｎ　）　Ｉ（ｍ−リ〉ｌ を満尼する領域でｎ枚重ねて構成されている光磁外測定
   装置（ただし、ｍ紘磁性ガーネット薄膜を変化させた時
   の飽和磁界の変化率であり、Ｒは薄膜の反射率である）
   。 ！Ｌ　％許請求の範囲第１項記載の磁界測定装置におい
   て、硫性ガーネット薄膜の光伝送方向の厚みをフイギャ
   ーオプメリットが最大となるように設定した光磁界測定
   装置。