JPS60104271A - 偏波面保存光フアイバを用いた磁界センサ - Google Patents
偏波面保存光フアイバを用いた磁界センサInfo
- Publication number
- JPS60104271A JPS60104271A JP58212209A JP21220983A JPS60104271A JP S60104271 A JPS60104271 A JP S60104271A JP 58212209 A JP58212209 A JP 58212209A JP 21220983 A JP21220983 A JP 21220983A JP S60104271 A JPS60104271 A JP S60104271A
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- JP
- Japan
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- light
- polarization
- optical fiber
- magnetic field
- fiber
- Prior art date
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- 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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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】
〔発明の背景と目的〕
本発明は偏波面保存光ファイバを用いた磁界センサに係
り、特に測定精度の向上と示形化に好適な磁界センサに
関するものである。
り、特に測定精度の向上と示形化に好適な磁界センサに
関するものである。
第１図は従来の磁界センサの構成図である。第１図にお
いて、光源部１１からの直線水先は、結合部１２ａを介
して偏波面保存光ファイバ１３に入射する。この場合、
偏波面保存光ファイバ１３への入射直線光の方位を偏波
面保存光ファイバ１３の光学軸（楕円ジャケットの長軸
または短軸）に一致させる。偏波面保存光ファイバ１３
からの出射光は、結合部１２ｂにて平行光としてファラ
デー回転素子１４を透過させる。ファラデー回転素子１
４を透過した光は、結合部１２ｃで集光した後偏波面保
存光ファイバ１５に入射させる。ここで、送光用の偏波
面保存光ファイバ１３と受光用の偏波面保存光ファイバ
１５の光学軸は、４５度相対的に傾けておく。いま、フ
ァラデー回転素子１４に磁界１１が１−１１加されると
、入射した光の偏光面が磁界Ｈに比例した角度φだけ回
転し、受光用の偏波面保存光ファイバ１５の直交する光
学軸成分の光パワーＰｘ、Ｐｙがそれぞれ次式で与えら
れるようになる。
いて、光源部１１からの直線水先は、結合部１２ａを介
して偏波面保存光ファイバ１３に入射する。この場合、
偏波面保存光ファイバ１３への入射直線光の方位を偏波
面保存光ファイバ１３の光学軸（楕円ジャケットの長軸
または短軸）に一致させる。偏波面保存光ファイバ１３
からの出射光は、結合部１２ｂにて平行光としてファラ
デー回転素子１４を透過させる。ファラデー回転素子１
４を透過した光は、結合部１２ｃで集光した後偏波面保
存光ファイバ１５に入射させる。ここで、送光用の偏波
面保存光ファイバ１３と受光用の偏波面保存光ファイバ
１５の光学軸は、４５度相対的に傾けておく。いま、フ
ァラデー回転素子１４に磁界１１が１−１１加されると
、入射した光の偏光面が磁界Ｈに比例した角度φだけ回
転し、受光用の偏波面保存光ファイバ１５の直交する光
学軸成分の光パワーＰｘ、Ｐｙがそれぞれ次式で与えら
れるようになる。
（Ｐｘ−Ｐｙ）／ （Ｐｘ＋Ｐｙ）＝
ｓｉｎ ２φ 勾 ２φｃｃＨ−（２）が得られる。し
たがって、（Ｐｘ−Ｐｙ）／（Ｐｘ＋Ｐｙ）をめれば、
その結果ｊ１磁界Ｈに比例する。
たがって、（Ｐｘ−Ｐｙ）／（Ｐｘ＋Ｐｙ）をめれば、
その結果ｊ１磁界Ｈに比例する。
なお、第１図の１６は磁界検出部、１７は受信部で、受
信部エフは、偏波面保存光ファイバ１５の結合８３１２
ｄ ｒ ｌＩＷ光ビームスプリッタ】８．受光素子１
９ａ、１９ｂ、受光素子１９ａ、、１９市の出力を入力
して上記の演算を行う演算回路２０とより構成しである
。
信部エフは、偏波面保存光ファイバ１５の結合８３１２
ｄ ｒ ｌＩＷ光ビームスプリッタ】８．受光素子１
９ａ、１９ｂ、受光素子１９ａ、、１９市の出力を入力
して上記の演算を行う演算回路２０とより構成しである
。
しかし、第１図に示す構成の磁界センサには、下記のよ
うな問題がある。すなわち、磁界検出部１６の両端に偏
波面保存光ファイバ１３と１５があるので、小形化が困
難である。また、偏波面保存光ファイバ１３．１５間の
光軸調整が容易でない。さらに、使用上不便である。
うな問題がある。すなわち、磁界検出部１６の両端に偏
波面保存光ファイバ１３と１５があるので、小形化が困
難である。また、偏波面保存光ファイバ１３．１５間の
光軸調整が容易でない。さらに、使用上不便である。
本発明は上記に鐵みてなされたもので、その目的とする
ところは、測定精度を向上でき、かつ、小形化が容易な
偏波面保存光ファイバを用いた磁界センサを提供するこ
とにある。
ところは、測定精度を向上でき、かつ、小形化が容易な
偏波面保存光ファイバを用いた磁界センサを提供するこ
とにある。
本発明の特徴は、光源からの光を直線偏光化した後光学
軸と入射直線偏光の方向と少なくとも１．５度以内に合
わせて集束性レンズで集光した後送光用の偏波面保存光
ファイバの一端に入射し、この偏波面保存光ファイバの
他端を球レンズの焦点面内に置き、この球レンズの反射
側の焦点面反射ミラーを固定し、上記球レンズと上記反
射ミラーとの間にファラデー回転素子を挿入し、上記送
光用の偏波面保存光ファイバから出射され、上記ファラ
デー回転素子でファラデー回転を受け、上記反射ミラー
で反射されて再び上記ファラデー回転素子を透過した直
線偏光を上記送光用の偏波面保存光ファイバと端面な揃
えて平行に沿わせた上記端面での光学軸の方向を上記送
光用の偏波面保存光ファイバの端面での光学軸の方向に
対して４５度変えた受光用の偏波面保存光ファイバに入
射する構成の磁界検出部を備えた構成とした点にある。
軸と入射直線偏光の方向と少なくとも１．５度以内に合
わせて集束性レンズで集光した後送光用の偏波面保存光
ファイバの一端に入射し、この偏波面保存光ファイバの
他端を球レンズの焦点面内に置き、この球レンズの反射
側の焦点面反射ミラーを固定し、上記球レンズと上記反
射ミラーとの間にファラデー回転素子を挿入し、上記送
光用の偏波面保存光ファイバから出射され、上記ファラ
デー回転素子でファラデー回転を受け、上記反射ミラー
で反射されて再び上記ファラデー回転素子を透過した直
線偏光を上記送光用の偏波面保存光ファイバと端面な揃
えて平行に沿わせた上記端面での光学軸の方向を上記送
光用の偏波面保存光ファイバの端面での光学軸の方向に
対して４５度変えた受光用の偏波面保存光ファイバに入
射する構成の磁界検出部を備えた構成とした点にある。
以下本発明を第２図に示した実施例を用いて詳細に説明
する。
する。
第２図は本発明の偏波面保存光ファイバを用いた磁界セ
ンサの磁界検出部の一実施例を示す構成図である。光源
部および受信部は第１図と同様としてあり、ここで説明
を省略する。第２図において、２１は送光用の偏波面保
存光ファイバ、２２は受光用の偏波面保存光ファイバで
、偏波面保存光ファイバ２１．２２は、端面を揃えて平
行に沿わせてあり、かつ、両者の光学軸を相対的に４５
度傾けてあり、上記両者の端面は球レンズ２３の焦点面
に一致する位置に固定しである。ここで、球レンズ２３
として半球レンズを用いであるが、両側とも対称な球レ
ンズであってもよいことはいうまでもない。球レンズ２
３の反対側の焦点面には全反射ミラー２６が設けてあり
、球レンズ２３と全圧ミラー２５との間には、ファラデ
ー回転素子２４を挿入しである。
ンサの磁界検出部の一実施例を示す構成図である。光源
部および受信部は第１図と同様としてあり、ここで説明
を省略する。第２図において、２１は送光用の偏波面保
存光ファイバ、２２は受光用の偏波面保存光ファイバで
、偏波面保存光ファイバ２１．２２は、端面を揃えて平
行に沿わせてあり、かつ、両者の光学軸を相対的に４５
度傾けてあり、上記両者の端面は球レンズ２３の焦点面
に一致する位置に固定しである。ここで、球レンズ２３
として半球レンズを用いであるが、両側とも対称な球レ
ンズであってもよいことはいうまでもない。球レンズ２
３の反対側の焦点面には全反射ミラー２６が設けてあり
、球レンズ２３と全圧ミラー２５との間には、ファラデ
ー回転素子２４を挿入しである。
光源部ｌｌ（第１図参照）からの直線偏光は、その方位
が偏波面保存光ファイバ２１の光学軸に一致するように
集光されて偏波面保存光ファイバ２１に入射し、その直
線偏光は球レンズ２３で平行光に変換されてファラデー
回転素子２４を透過し、ファラデー回転素子２４に印加
される磁界Ｉ］に比例したファラデー回転を受り、全反
射ミラー２５で反射されて再びファラデー回転素子２４
を透過し、球レンズ２３て集光されて受光用の偏波面保
存光ファイバ２２に入射する。
が偏波面保存光ファイバ２１の光学軸に一致するように
集光されて偏波面保存光ファイバ２１に入射し、その直
線偏光は球レンズ２３で平行光に変換されてファラデー
回転素子２４を透過し、ファラデー回転素子２４に印加
される磁界Ｉ］に比例したファラデー回転を受り、全反
射ミラー２５で反射されて再びファラデー回転素子２４
を透過し、球レンズ２３て集光されて受光用の偏波面保
存光ファイバ２２に入射する。
ここで、送光用の偏波面保存光ファイバ２Ｉにそれの光
学軸に１．５度以内で方位を合わせた直線偏光を入射し
たときに、受光用の偏波面保存光ファイバ２２の直交す
る光学軸成分の光を光電変換して信号処理するようにす
れば、磁界Ｉ］を検出できる。なお、送光用の偏波面保
存光ファイバ２１の光学軸と入射直線偏光の方向のずれ
を１．５度以内とすると、ファラデー回転素子２４に入
射する光の消光比が一５１ｄＢとなり、従来の場合より
も良好どなる。
学軸に１．５度以内で方位を合わせた直線偏光を入射し
たときに、受光用の偏波面保存光ファイバ２２の直交す
る光学軸成分の光を光電変換して信号処理するようにす
れば、磁界Ｉ］を検出できる。なお、送光用の偏波面保
存光ファイバ２１の光学軸と入射直線偏光の方向のずれ
を１．５度以内とすると、ファラデー回転素子２４に入
射する光の消光比が一５１ｄＢとなり、従来の場合より
も良好どなる。
上記した本発明の実施例によれば、磁界検出部の同一方
向に送光用の偏波面保存光ファイバ２１と受光用の偏波
面保存光ファイバ２２とがあるので、小形化が可能であ
り、かつ、使用に便利である。なお、２本の偏波面保存
光ファイバ２１゜２２を平行に並べて固定した後に同時
に幅面の研磨ができるので、作業がやりやすい。また、
球レンズ２３を使用しているので、従来のロッドレンズ
よりも反射が約２桁受なくなり、測定精度が約２桁向」
二する。
向に送光用の偏波面保存光ファイバ２１と受光用の偏波
面保存光ファイバ２２とがあるので、小形化が可能であ
り、かつ、使用に便利である。なお、２本の偏波面保存
光ファイバ２１゜２２を平行に並べて固定した後に同時
に幅面の研磨ができるので、作業がやりやすい。また、
球レンズ２３を使用しているので、従来のロッドレンズ
よりも反射が約２桁受なくなり、測定精度が約２桁向」
二する。
以上説明したように、本発明によれば、測定精度を向上
でき、かつ、小形化が容易となり、作業性も向上すると
いう効果がある。
でき、かつ、小形化が容易となり、作業性も向上すると
いう効果がある。
第１図は従来の磁界センサの構成図、第２図は本発明の
偏波面保存光ファイバな川（「た磁界センサの磁界検出
部の一実施例を示す構成図である。 １１：光源、１７：受信部。 ２１．２２：偏波面保存光ファイバ。 ２３：球レンズ、２４：ファラデー回転素子。
偏波面保存光ファイバな川（「た磁界センサの磁界検出
部の一実施例を示す構成図である。 １１：光源、１７：受信部。 ２１．２２：偏波面保存光ファイバ。 ２３：球レンズ、２４：ファラデー回転素子。
Claims (1)
- （１）光源からの光を直線偏光化した後ファラデー回転
素子に大割し、該ファラデー回転素子からの出射光の偏
波面の前記ファラデー回転素子に加わる磁界に応した回
転角より前記磁界を検出するようにしてなる磁界センサ
において、前記光源からの光を直線偏光加した後光学軸
と入射直線偏光の方位とを少なくとも、１．５度以内に
合わせて集束性レンズで集光した後送光用の偏波面保存
光ファイバの一端に入射し、該偏波面保存光ファイバの
他端を球レンズの焦点面内に置き、該球レンズの反射側
の焦点面に反射ミラーを固定し、前記球レンズと前記反
射ミラーとの間にファラデー回転素子を挿入し、前記送
光用の偏波面光ファイバから出射され、前記ファラデー
回転素子でファラデー回転を受け、前記反射ミラーで反
射されて再び前記ファラデー回転素子を透過した直線偏
光を前記送光用の偏波面保存光ファイバと端面を揃えて
平行に沿わせた前記端面での光学軸の方向を前記送光用
の偏波面保存光ファイバの端面での光学軸の方向に対し
て４６度変えた受光用の偏波面保存光ファイバに入射す
る構成の磁界検出部を備えた構成としたことを特徴とす
る偏波面保存光ブアイバを用いた磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212209A JPS60104271A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 偏波面保存光フアイバを用いた磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212209A JPS60104271A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 偏波面保存光フアイバを用いた磁界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60104271A true JPS60104271A (ja) | 1985-06-08 |
Family
ID=16618729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58212209A Pending JPS60104271A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 偏波面保存光フアイバを用いた磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60104271A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04109176A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-10 | Ngk Insulators Ltd | 光磁界センサ及びその製造方法 |
| US6128423A (en) * | 1997-07-29 | 2000-10-03 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc | Reflection type magneto-optic sensor |
| JP2011510328A (ja) * | 2009-01-16 | 2011-03-31 | トヨタ自動車株式会社 | 巨大ファラデー回転を用いた超高感度磁気センサ |
| WO2013021462A1 (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | トヨタ自動車株式会社 | 電流検出ヘッドが固定されている導体と、その導体の製造に用いる電流検出ヘッド |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP58212209A patent/JPS60104271A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04109176A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-10 | Ngk Insulators Ltd | 光磁界センサ及びその製造方法 |
| US6128423A (en) * | 1997-07-29 | 2000-10-03 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc | Reflection type magneto-optic sensor |
| JP2011510328A (ja) * | 2009-01-16 | 2011-03-31 | トヨタ自動車株式会社 | 巨大ファラデー回転を用いた超高感度磁気センサ |
| US8575927B2 (en) | 2009-01-16 | 2013-11-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ultrasensitive magnetic sensor with magneto-optically active material with high verdet constant |
| US9494809B2 (en) | 2009-01-16 | 2016-11-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ultrasensitive magnetic sensor with magneto-optically active material with high verdet constant |
| WO2013021462A1 (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | トヨタ自動車株式会社 | 電流検出ヘッドが固定されている導体と、その導体の製造に用いる電流検出ヘッド |
| CN103038647A (zh) * | 2011-08-09 | 2013-04-10 | 丰田自动车株式会社 | 固定有电流检测头的导体以及该导体的制造中所使用的电流检测头 |
| JP5598538B2 (ja) * | 2011-08-09 | 2014-10-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電流検出ヘッドが固定されている導体と、その導体の製造に用いる電流検出ヘッド |
| US8947072B2 (en) | 2011-08-09 | 2015-02-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Conductor to which current detection head is fixed, and current detection head used in manufacture of same |
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