JPS5913964A - 磁性流体の屈折率、磁場依存性を利用した光干渉装置 - Google Patents
磁性流体の屈折率、磁場依存性を利用した光干渉装置Info
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- JPS5913964A JPS5913964A JP12221782A JP12221782A JPS5913964A JP S5913964 A JPS5913964 A JP S5913964A JP 12221782 A JP12221782 A JP 12221782A JP 12221782 A JP12221782 A JP 12221782A JP S5913964 A JPS5913964 A JP S5913964A
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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】
この発明は、磁性流体の屈折率磁場依存性を利用した光
干渉装置に関する。
干渉装置に関する。
光を透過可能とした磁性流体に磁場を印加すると光に対
する屈折率が変化する。この屈折率は、磁性流体に印加
された磁場の強さの敏感な函数となる。
する屈折率が変化する。この屈折率は、磁性流体に印加
された磁場の強さの敏感な函数となる。
この発明は、磁性流体に印加される磁場強度の変化によ
り多重反射を利用して磁性流体が曝されている磁場の大
きさを電気信号σ〕大きさに変換する方法及びそσり装
置、各部材の接続装置、光量制御方法及び装置、光双安
定性状態発生方法及び装置並びに磁性流体内の光多重反
射装置に関する。
り多重反射を利用して磁性流体が曝されている磁場の大
きさを電気信号σ〕大きさに変換する方法及びそσり装
置、各部材の接続装置、光量制御方法及び装置、光双安
定性状態発生方法及び装置並びに磁性流体内の光多重反
射装置に関する。
図面について各発明Ｑつ実施例を説明する。第１．２の
発明を示す第１，２図に於て、光源１の光軸２上に１回
折格子３、偏光板４並びに第１スリツト板５を一定間隔
を置いて夫々垂直に設け、該第１スリント板の次に磁性
流体光学素子６σつ平面の法線が光軸２に対してθ角度
になる様に該光学素子を傾げて設け１次に該光軸に第２
スリツト板１０を垂直に設け、更に該光軸上に受光子１
１を設ける。これら部材を光を透過しない外匣（図示せ
ず）内に封入して一体の偏光系とする。
発明を示す第１，２図に於て、光源１の光軸２上に１回
折格子３、偏光板４並びに第１スリツト板５を一定間隔
を置いて夫々垂直に設け、該第１スリント板の次に磁性
流体光学素子６σつ平面の法線が光軸２に対してθ角度
になる様に該光学素子を傾げて設け１次に該光軸に第２
スリツト板１０を垂直に設け、更に該光軸上に受光子１
１を設ける。これら部材を光を透過しない外匣（図示せ
ず）内に封入して一体の偏光系とする。
図示の通り、光源１から出た光は１回折格子３を通過し
、波長λ（真空又は空気中で）の単色光となり、偏光子
４を通過して偏光となる。こσり際なり、光軸２に対し
て平板の法線がθ角度類いた磁性流体光学索子６に入り
、該素子内で多重反射して透過光と反射光が出て来る。
、波長λ（真空又は空気中で）の単色光となり、偏光子
４を通過して偏光となる。こσり際なり、光軸２に対し
て平板の法線がθ角度類いた磁性流体光学索子６に入り
、該素子内で多重反射して透過光と反射光が出て来る。
第１図に於ては、透過光が第２スリツト板１０のスリッ
ト１０１を透過して受光子１１１Ｃ入り、第２図に於て
は５反射光がスリク）＄１０のスリット１０１を通過し
て受光子１１に入る。
ト１０１を透過して受光子１１１Ｃ入り、第２図に於て
は５反射光がスリク）＄１０のスリット１０１を通過し
て受光子１１に入る。
第３．４図に於て、磁性流体光学素子６は２枚の透明基
板７．７とそれらの間に挟持され、一定の厚さに密閉さ
れている磁性流体薄膜８から成る。
板７．７とそれらの間に挟持され、一定の厚さに密閉さ
れている磁性流体薄膜８から成る。
第３図に於ては、基板の両面のうち、該磁性流体薄膜に
接していない曲に金属９．９等を薄く蒸着し、この面の
反射率を高めている。又第４図では。
接していない曲に金属９．９等を薄く蒸着し、この面の
反射率を高めている。又第４図では。
基板７．７の磁性流体薄膜８に接する面に金属９．９等
を蒸着する。
を蒸着する。
次に第４図について光の通路を説明するが、第３図の場
合も本質的には同じ原理である。
合も本質的には同じ原理である。
磁性流体光学素子６を透過した光の強度をＴ（第１図り
場合）とし１反射して出て来る光り強度なＲ（第２図の
場合）とすると、Ｔ、Ｒは、繰り返し反射干渉の理論か
ら、 （５） ４πｄ δ＝□・ｎ−房θ１（４） λ ここでαは入射光の振巾、ｒは反射膜を設けた基板面の
反射率、ｎは磁性流体光学素子６の屈折率。
場合）とし１反射して出て来る光り強度なＲ（第２図の
場合）とすると、Ｔ、Ｒは、繰り返し反射干渉の理論か
ら、 （５） ４πｄ δ＝□・ｎ−房θ１（４） λ ここでαは入射光の振巾、ｒは反射膜を設けた基板面の
反射率、ｎは磁性流体光学素子６の屈折率。
ｄは磁性流体Ｎ膜の厚み、λは単色光り真空中（近側的
に空気中）に於ける波長を表わし、θ１は、通θ − ；了−ｎ（５） Ｑ、、）関係を満す角度である（第３．４図参照）。角
度θが相当小さい場合は。
に空気中）に於ける波長を表わし、θ１は、通θ − ；了−ｎ（５） Ｑ、、）関係を満す角度である（第３．４図参照）。角
度θが相当小さい場合は。
θ’ ｚ Ｌ（６）
となる。これからδと％−の間の関係は、第５図の様に
なる。第５図に種々の反射率ｒについてのは該磁性流体
の曝されている磁場Ｈの函数となるから、 （６） ｎ ＝ ｎ （Ｈ） （
７）となる。このためＨの値が変化するとδり値も変わ
っ、従ってＴ、Ｒり値も変る。又屈折率ｎは。
なる。第５図に種々の反射率ｒについてのは該磁性流体
の曝されている磁場Ｈの函数となるから、 （６） ｎ ＝ ｎ （Ｈ） （
７）となる。このためＨの値が変化するとδり値も変わ
っ、従ってＴ、Ｒり値も変る。又屈折率ｎは。
Ｈの鋭敏な函数より、Ｔ、Ｒの大きさは、■の大きさに
鋭敏に影響される。受光子１１は、光量の変化を電気信
号の変化に変えるからＴ、ＲＣ／）変化は、受光子１１
を介して電気信号の変化に変換される。
鋭敏に影響される。受光子１１は、光量の変化を電気信
号の変化に変えるからＴ、ＲＣ／）変化は、受光子１１
を介して電気信号の変化に変換される。
この様にして磁性流体の曝されている磁場Ｈｃｖ大きさ
を電気信号の大きさに変換することができる。
を電気信号の大きさに変換することができる。
第３の発明を示す第６図に於て、光源１の光軸２上に垂
直に、回折格子３を設け１次に集光ｐノド・レンズ２１
、一定の長さを有する光ファイバ２２、並びに平行ρノ
ド・レンズ２３から成る第１光ケーブル２０を配置し、
平行ロッド・レンズ２３の光軸に第１スリット板５．偏
光子４．第２スリツト板１０） 間に、該素子の平面の法線が光軸２に対してθ角度にな
る様に該素子を傾げて設け、これら各部を光を透過しな
い外匣（図示せず）内例封入して一体とする。
直に、回折格子３を設け１次に集光ｐノド・レンズ２１
、一定の長さを有する光ファイバ２２、並びに平行ρノ
ド・レンズ２３から成る第１光ケーブル２０を配置し、
平行ロッド・レンズ２３の光軸に第１スリット板５．偏
光子４．第２スリツト板１０） 間に、該素子の平面の法線が光軸２に対してθ角度にな
る様に該素子を傾げて設け、これら各部を光を透過しな
い外匣（図示せず）内例封入して一体とする。
集光ｐ７ド・レンズ２３．光ファイバ２２．平行μノド
・レンズ２１から成る第２光ケーブル２０り該集光ｐラ
ド・レンズを第２スリント板１０ Ｅｌ）光軸に配置し
、ｐラド・レンズ２１を受光子１１に接続する、光源１
や受光子】ｌを磁場の測定点から離れた位置にｉ１１回
折格子３を通過した単色光を第１光ケーブル２０で遠方
の第１スリット板５．偏光子４゜磁性流体光学素子６．
第２スリツト板１０に導びき、透過光若しくは反射光を
第２光ケーブル２０により遠方の受光子１１に導びいて
電気信号に変える事ができる。
・レンズ２１から成る第２光ケーブル２０り該集光ｐラ
ド・レンズを第２スリント板１０ Ｅｌ）光軸に配置し
、ｐラド・レンズ２１を受光子１１に接続する、光源１
や受光子】ｌを磁場の測定点から離れた位置にｉ１１回
折格子３を通過した単色光を第１光ケーブル２０で遠方
の第１スリット板５．偏光子４゜磁性流体光学素子６．
第２スリツト板１０に導びき、透過光若しくは反射光を
第２光ケーブル２０により遠方の受光子１１に導びいて
電気信号に変える事ができる。
第４．５発明を示す第７図に於て、入射光の光軸２に、
回折格子３．偏光子４並びにスリット板５を夫々一定間
隔で垂直圧設げ、該スリット板の子を傾げて設け、これ
ら部材を光を透過しない外匣（図示せず）内に封入して
一体とする。該磁性流体光学素子には、光軸１に垂直な
向きの磁場で且つ磁場強度可変の磁場を発生できる磁場
発生部３０を設ける。この磁場発生部は、該光学素子を
光軸１を中心として両側から挾む様に配置された１対の
電磁石３１ 、３１にコイル３２ 、３２を捲回し、該
コイルに［ｉｌ、’を源３３並びに可変抵抗器３４から
成る。
回折格子３．偏光子４並びにスリット板５を夫々一定間
隔で垂直圧設げ、該スリット板の子を傾げて設け、これ
ら部材を光を透過しない外匣（図示せず）内に封入して
一体とする。該磁性流体光学素子には、光軸１に垂直な
向きの磁場で且つ磁場強度可変の磁場を発生できる磁場
発生部３０を設ける。この磁場発生部は、該光学素子を
光軸１を中心として両側から挾む様に配置された１対の
電磁石３１ 、３１にコイル３２ 、３２を捲回し、該
コイルに［ｉｌ、’を源３３並びに可変抵抗器３４から
成る。
そして電磁石３１に流される電流量を変化させて該磁性
流体素子に印加される磁場強度を変化できる様にする。
流体素子に印加される磁場強度を変化できる様にする。
第７図に於て入射光は、回折格子３．偏光子４並びにス
リット板５を通過して平行な単色偏光となりて磁性流体
光学素子６内に入り、その透過光は（１）式で表わされ
る光量Ｔとなって出て来る。又反射光は（２）式で表わ
される光量Ｒとなって出て来る。こり光学素子に平板に
平行な外部磁場を印加する。第６図の実施例に於ては、
二つり電磁石をこの様に印加磁場強度を変える事により
光ｆｆ１Ｔ。
リット板５を通過して平行な単色偏光となりて磁性流体
光学素子６内に入り、その透過光は（１）式で表わされ
る光量Ｔとなって出て来る。又反射光は（２）式で表わ
される光量Ｒとなって出て来る。こり光学素子に平板に
平行な外部磁場を印加する。第６図の実施例に於ては、
二つり電磁石をこの様に印加磁場強度を変える事により
光ｆｆ１Ｔ。
（９）
Ｒを変化させる事ができる。例えば反射率ｒをＩＫ近づ
けると、第５図に示す通り磁場を少し変化しただけで光
を殆んど連間したり又は光を透過する事ができる。
けると、第５図に示す通り磁場を少し変化しただけで光
を殆んど連間したり又は光を透過する事ができる。
次に磁性流体素子６への磁場印加の他の実施例を第８．
９図に示す。第８図に於て、ヨーク４１とコイル４２と
から成る磁気回路４０の磁力線の中心Ｋ。
９図に示す。第８図に於て、ヨーク４１とコイル４２と
から成る磁気回路４０の磁力線の中心Ｋ。
磁性流体光学素子６を配置し、該コイルに流れる電流を
可変抵抗器３４．直流電源３１．交流電源３５を変える
事により磁場官の大きさを変える様にし、直流電源３１
と交流電源３５には、スイッチ３６を設ける。
可変抵抗器３４．直流電源３１．交流電源３５を変える
事により磁場官の大きさを変える様にし、直流電源３１
と交流電源３５には、スイッチ３６を設ける。
第９図に於ては、永久磁石又は電磁石３１を磁性流体光
学素子６に近づけたり又は遠ざけろことにより該磁性流
体光学素子へり印加磁場の大きさを変える事ができる。
学素子６に近づけたり又は遠ざけろことにより該磁性流
体光学素子へり印加磁場の大きさを変える事ができる。
げ、該スリット板の次に磁性流体光学素子６の平（１０
） 面の法線が光軸２に対してθ角度になる様に該磁性流体
素子を傾けて設け５更に該光軸上にハーフ・ミラー５０
を設け、該ハーフ・ミラーで得た出力光り一部を受光子
１１．微分槽中器５１．電力増中器３．２ ５２並びにコイル＃を介して電磁石３１に帰還させる。
） 面の法線が光軸２に対してθ角度になる様に該磁性流体
素子を傾けて設け５更に該光軸上にハーフ・ミラー５０
を設け、該ハーフ・ミラーで得た出力光り一部を受光子
１１．微分槽中器５１．電力増中器３．２ ５２並びにコイル＃を介して電磁石３１に帰還させる。
微分槽中器５１には、定電圧電源５４を接続する。
前述の構成で、偏光子４．スリット板５のスリット５゛
を透過した偏光は、該光学素子６を透過し、ハーフ・ミ
ラー５０を介してその出力光の一部が受光子１１に導び
かれ、該受光子により光量の強弱を電圧の強弱に変え、
こり電圧の出力Ｖを微分槽中器５１に入力する。低電圧
電源５４から微分槽中器５１の他方の入力端子に一定の
電圧ｖｏを入力する。従りて微分槽中器５１は、電圧（
ｙｖｏ）を増ｌ］すること罠なる。該微分槽中器は、電
圧（Ｖ −Ｖｏ ）を定数に倍した電圧を出力し、この
出力電圧を電力６に印加される磁場の強度を変える。
を透過した偏光は、該光学素子６を透過し、ハーフ・ミ
ラー５０を介してその出力光の一部が受光子１１に導び
かれ、該受光子により光量の強弱を電圧の強弱に変え、
こり電圧の出力Ｖを微分槽中器５１に入力する。低電圧
電源５４から微分槽中器５１の他方の入力端子に一定の
電圧ｖｏを入力する。従りて微分槽中器５１は、電圧（
ｙｖｏ）を増ｌ］すること罠なる。該微分槽中器は、電
圧（Ｖ −Ｖｏ ）を定数に倍した電圧を出力し、この
出力電圧を電力６に印加される磁場の強度を変える。
この様な装置にすると入射光り光量をＰｉｎ、透過光量
をＰｏｕｔ（反射光の一部を受光子１１に：入れる場合
は反射光の光量をＰ ｏｕｔとする）とすると、Ｐｉｎ
とｐ ｏｕｔとの関係は、第１１図の様なヒステリヒス
を示す。
をＰｏｕｔ（反射光の一部を受光子１１に：入れる場合
は反射光の光量をＰ ｏｕｔとする）とすると、Ｐｉｎ
とｐ ｏｕｔとの関係は、第１１図の様なヒステリヒス
を示す。
この性質を利用すれば、コンビネータのメモリとして使
用できる。例えばＯＡＢ部分を０（又は１）とし、ＥＣ
Ｄ部分を１（又は０）として使用すれば光メモリとなる
。
用できる。例えばＯＡＢ部分を０（又は１）とし、ＥＣ
Ｄ部分を１（又は０）として使用すれば光メモリとなる
。
更にＥＣＤ部分を使用してレーザー光を入射光として入
射光ｔｃｖ変化九対して安定した出力光量を得る光量安
定装置として使用できる。
射光ｔｃｖ変化九対して安定した出力光量を得る光量安
定装置として使用できる。
第１図は、第１発明の方法の実施例を示す側面略図、第
２図は第２発明の装置の実施例を示す側面略図、第３図
、第４図は磁性流体の透明基板内に保持［７て光を多重
透過又は多重反射させる装置施例な示す斜視図、第８図
は第７図の実施例で磁性流体光学素子に磁場を印加する
他の実施例を示す略図、第９図は磁性流体光学素子に磁
石を機械的に近づけたり、遠ざけたりして印加磁場の強
度を調節する略図、第１０図は第６．７発明の方法と装
置を表わす斜視図、第１１図は光双安定性を示す図であ
る。 ｌ・・・光源；３・・回折格子；４・・・偏光板；５，
１０・スリット板；６・−・磁性流体光学素子；１１
受光子；２０・・・光ケーブル；３０・・−磁場発生
部；４０・・・磁気回路；５０・・・ハーフ・ミラー、 （１３）
２図は第２発明の装置の実施例を示す側面略図、第３図
、第４図は磁性流体の透明基板内に保持［７て光を多重
透過又は多重反射させる装置施例な示す斜視図、第８図
は第７図の実施例で磁性流体光学素子に磁場を印加する
他の実施例を示す略図、第９図は磁性流体光学素子に磁
石を機械的に近づけたり、遠ざけたりして印加磁場の強
度を調節する略図、第１０図は第６．７発明の方法と装
置を表わす斜視図、第１１図は光双安定性を示す図であ
る。 ｌ・・・光源；３・・回折格子；４・・・偏光板；５，
１０・スリット板；６・−・磁性流体光学素子；１１
受光子；２０・・・光ケーブル；３０・・−磁場発生
部；４０・・・磁気回路；５０・・・ハーフ・ミラー、 （１３）
Claims (8)
- （１）印加磁場強度の変化により磁性流体の屈折率が変
化する事を利用して磁場強度を検出し、電気信号の強度
に変換する方法。 - （２）回折格子、偏光板並びに第１スリツト板を一定間
隔を置いて光軸上に夫々垂直に設け、該第１スリツト板
σ〕次に光が透過可能な磁性流体光学素子の平面の法線
が光軸に対してθ角度になる様に該磁性流体光学素子を
傾げて設け、該光学素子の次に第２スリツト板と受光子
を設け、これら部材を光を透過しない外匣内に封入して
成る透過光量変換装置。 - （３）光源、受光子及び磁場側足部をロッド・レンズと
光ファイバーを組合せた光ケーブルにより接続する装置
。 - （４）磁性流体に印加される磁場強度を制御し。 出力光り光量を制御する方法。
- （５）入射光の光軸に１回折格子、偏光子並びにスリッ
ト板を夫々一定間隔で垂直に設け、該スリット板の次に
光が透過可能な磁性流体光学素子の平面の法線が該光軸
に対してθ角度になる様に該磁性流体、光学素子を傾げ
て設け、これら部材を光を透過しない外匣内に封入して
一体とし、該磁性流体光学素子に該光軸に垂直な向きの
磁場で且つ磁場強度可変の磁場発生部を設けて成る光量
制御装置。 - （６）特許請求の範囲第（４）及び（５）項により得ら
れた透過光若しくは反射光の一部を入力信号として磁性
流体に印加される磁場の強弱として帰還させ、出力光量
を調整して光双安定状態発生方法。 - （７）光源の光軸上に１回折格子、偏光子、スリット板
を一定間隔で垂直且つ平行に設け、該スリット板の次に
光が透過可能な磁性流体、光学素子の平面の法線が該光
軸に対してθ角度になる様に該磁性流体、光学素子を傾
げて設け、該光学素子の次に同じく該光軸上にハーフ・
ミラ−を設け、これら部材を光を透過しない外匣内に封
入して一体とし、該ハーフ・ミラーで得た出力光の一部
を受光子、微分増ｌ】器、電力槽中器並びにコイルを介
して電磁石に帰還させる光双安定状態発生装置。 - （８）磁性流体を透明基板により１移から１０η累の薄
膜状に保持し、該透明基板の表面を反射率を高くして該
磁性流体内を光が多重反射できるようにした装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12221782A JPH0812231B2 (ja) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | 磁性流体の屈折率磁場依存性を利用した光干渉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12221782A JPH0812231B2 (ja) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | 磁性流体の屈折率磁場依存性を利用した光干渉装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13354289A Division JPH0285784A (ja) | 1989-05-27 | 1989-05-27 | 磁性流体の屈折率、磁場依存性を利用し、磁場強度を制御して出力信号の大きさに変換する方法及び装置 |
| JP13354389A Division JPH02118514A (ja) | 1989-05-27 | 1989-05-27 | 磁性流体の屈折率、磁場依存性を利用する光双安定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913964A true JPS5913964A (ja) | 1984-01-24 |
| JPH0812231B2 JPH0812231B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=14830445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12221782A Expired - Lifetime JPH0812231B2 (ja) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | 磁性流体の屈折率磁場依存性を利用した光干渉装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812231B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6341120A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-22 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 管状フイルムの製造装置の内部安定体 |
| CN103472411A (zh) * | 2013-10-10 | 2013-12-25 | 中南林业科技大学 | 基于Hybrid长周期光纤光栅的磁场传感器 |
| CN108733965A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-11-02 | 沈阳建筑大学 | 基于非球形分子动力学模拟出的磁流体光栅及模拟方法 |
| US11066108B2 (en) | 2019-04-05 | 2021-07-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Damper housing for vehicle |
| CN113740785A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种矢量磁场传感器及矢量磁场检测系统和方法 |
-
1982
- 1982-07-15 JP JP12221782A patent/JPH0812231B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6341120A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-22 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 管状フイルムの製造装置の内部安定体 |
| CN103472411A (zh) * | 2013-10-10 | 2013-12-25 | 中南林业科技大学 | 基于Hybrid长周期光纤光栅的磁场传感器 |
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| US11066108B2 (en) | 2019-04-05 | 2021-07-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Damper housing for vehicle |
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| JPH0812231B2 (ja) | 1996-02-07 |
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