JPS60375A - 磁界測定装置 - Google Patents
磁界測定装置Info
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- JPS60375A JPS60375A JP10874583A JP10874583A JPS60375A JP S60375 A JPS60375 A JP S60375A JP 10874583 A JP10874583 A JP 10874583A JP 10874583 A JP10874583 A JP 10874583A JP S60375 A JPS60375 A JP S60375A
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- light
- magnetic field
- polarizer
- magnetooptical
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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】
産業上の利用分野
本発明は、磁気光学素子によるファラデー回転を観測し
て磁界を検出し、その磁界強度を測定する装置に関する
ものである。
て磁界を検出し、その磁界強度を測定する装置に関する
ものである。
従来例の構成とその問題点
最近、磁界を測定する従来から周知のホール素子等に代
って、磁気光学効果の一つであるファラデー効果を利用
する方法が提案されている。光を媒体とするために、絶
縁性が良好である、電磁誘導ノイズを受けない等々の特
徴を持ち、発送電設備内の高圧、大電流測定、溶接機の
電流測定への応用がある。
って、磁気光学効果の一つであるファラデー効果を利用
する方法が提案されている。光を媒体とするために、絶
縁性が良好である、電磁誘導ノイズを受けない等々の特
徴を持ち、発送電設備内の高圧、大電流測定、溶接機の
電流測定への応用がある。
第１図にファラデー効果を用いた磁界の測定方法の原理
図を示す。第１図において磁界Ｈ中に磁気光学素子１が
配置されている。この磁気光学素子１に偏光子２で直線
偏光（矢印で示されている）にされた光を通過させる。
図を示す。第１図において磁界Ｈ中に磁気光学素子１が
配置されている。この磁気光学素子１に偏光子２で直線
偏光（矢印で示されている）にされた光を通過させる。
ファラデー効果により、偏光面は磁界強度Ｈに比例して
回転を受ける。その回転角はθで示されている。回転を
受けた偏光は偏光子２と透過偏光方向を異らしめた検光
子３を通過し、回転角θの大きさが光量変化に変換され
る。例えは、偏光子２と検光子３の透過偏光方向を４５
°異らしめた場合、検光子３を透過したのちの光量変化
は次式で示される。
回転を受ける。その回転角はθで示されている。回転を
受けた偏光は偏光子２と透過偏光方向を異らしめた検光
子３を通過し、回転角θの大きさが光量変化に変換され
る。例えは、偏光子２と検光子３の透過偏光方向を４５
°異らしめた場合、検光子３を透過したのちの光量変化
は次式で示される。
ΔＩ ＝ Ｋ ｓｉｎ ２θ −−（１）ここでθ−Ｖ
Ｉｆ ｔ、Δ■は光量変化量、Ｋは比例定数、θはフ
ァラデー回転角〔度〕、■は、ヴエルデ定数と呼ばれる
もので、単位は（”／ｃ−・Ｏｅ〕であり、磁気光学素
子の感度を表わすものである。
Ｉｆ ｔ、Δ■は光量変化量、Ｋは比例定数、θはフ
ァラデー回転角〔度〕、■は、ヴエルデ定数と呼ばれる
もので、単位は（”／ｃ−・Ｏｅ〕であり、磁気光学素
子の感度を表わすものである。
従来、強磁性ガーネット結晶、常磁性磁気光学素子、反
磁性磁気光学素子が、代表的な磁気光学素子１として使
用されているが、単体及び単一波長で使用される場合が
多い。反磁性磁気光学素子としては、鉛ガラス、Ｚｎ５
ｅ、ＺｎＴｅ等のｎ−ｖ＋族結晶、等が知られており、
常磁性磁気光学素子としては、常磁性ガラスが知られて
いる。これらの前記ヴエルデ定数は、例えばＺｎ５ｅの
場合波長０．８２μｍの光でＶ ＝ ０．３４Ｘ １０
−２０／′ＣＴｎで小さく、高感度なものはない。した
がって、高磁界の測定には向いている。また、Ｙ ３Ｆ
ｅ ５０１２で代表される強磁性ガーネット結晶のフ
ァラデー効果は大きく、高感度である。しかしながらこ
れは、強磁体である事から、第２図に示す様に、ある磁
界強度具」二では、ファラデー効果が飽和し、測定範囲
を限定する原因となっている。まだ、強磁性ガーネット
結晶は、波長１．１μｍ〜２．０μｍの光は透過するが
それ以外の波長域では吸収が大きい。例としてＹ ３Ｆ
ｅ ｓ ０１２の場合を第３図に示す。したがって、
前記結晶は波長１．１μｍ〜２．０μｍの光で用いられ
る。
磁性磁気光学素子が、代表的な磁気光学素子１として使
用されているが、単体及び単一波長で使用される場合が
多い。反磁性磁気光学素子としては、鉛ガラス、Ｚｎ５
ｅ、ＺｎＴｅ等のｎ−ｖ＋族結晶、等が知られており、
常磁性磁気光学素子としては、常磁性ガラスが知られて
いる。これらの前記ヴエルデ定数は、例えばＺｎ５ｅの
場合波長０．８２μｍの光でＶ ＝ ０．３４Ｘ １０
−２０／′ＣＴｎで小さく、高感度なものはない。した
がって、高磁界の測定には向いている。また、Ｙ ３Ｆ
ｅ ５０１２で代表される強磁性ガーネット結晶のフ
ァラデー効果は大きく、高感度である。しかしながらこ
れは、強磁体である事から、第２図に示す様に、ある磁
界強度具」二では、ファラデー効果が飽和し、測定範囲
を限定する原因となっている。まだ、強磁性ガーネット
結晶は、波長１．１μｍ〜２．０μｍの光は透過するが
それ以外の波長域では吸収が大きい。例としてＹ ３Ｆ
ｅ ｓ ０１２の場合を第３図に示す。したがって、
前記結晶は波長１．１μｍ〜２．０μｍの光で用いられ
る。
発明の目的
本発明は上記の欠点を鑑みてなされたものであり、精度
が良好でなおかつ広領域な測定範囲を持ち、小型で信頼
性に優れた磁界測定装置を提供するものである。
が良好でなおかつ広領域な測定範囲を持ち、小型で信頼
性に優れた磁界測定装置を提供するものである。
発明の構成
本発明は入射光を２つの直線偏光の光に分離する偏光子
と、２つの検光子において、前記偏光子の第１の直線偏
光方向と第１の検光子の直線偏光方向を互いに異ならし
めて、その間に強磁性ガーネット結晶よりなる第１の磁
気光学素子を配置し、かつ偏光子の第２の直線偏光方向
の第２の検光子の直線偏光方向を互いに異ならしめて、
その間に常磁性磁気光学素子又は反磁性磁気光学素子よ
り々る第２の磁気光学素子を配置した磁気光学変換部と
、前記磁気光学部の両端に設けられた３つの光伝送路と
、前記第１の光伝送路に波長がたとえば１．１〜２．０
μｍである第１の光及び波長がたとえば０．５μｍ〜１
．０μｍ である第２の光を入射する光発生手段と、前
記入射光が磁気光学変換部を透過し、前記第２と第２の
光伝送路に導かれた光の出力をそれぞれ検知する第１．
第２の検知手段を備え、磁気光学変換部を磁界中に配置
することにより、磁界強度を前記検知部で検出するもの
である。
と、２つの検光子において、前記偏光子の第１の直線偏
光方向と第１の検光子の直線偏光方向を互いに異ならし
めて、その間に強磁性ガーネット結晶よりなる第１の磁
気光学素子を配置し、かつ偏光子の第２の直線偏光方向
の第２の検光子の直線偏光方向を互いに異ならしめて、
その間に常磁性磁気光学素子又は反磁性磁気光学素子よ
り々る第２の磁気光学素子を配置した磁気光学変換部と
、前記磁気光学部の両端に設けられた３つの光伝送路と
、前記第１の光伝送路に波長がたとえば１．１〜２．０
μｍである第１の光及び波長がたとえば０．５μｍ〜１
．０μｍ である第２の光を入射する光発生手段と、前
記入射光が磁気光学変換部を透過し、前記第２と第２の
光伝送路に導かれた光の出力をそれぞれ検知する第１．
第２の検知手段を備え、磁気光学変換部を磁界中に配置
することにより、磁界強度を前記検知部で検出するもの
である。
実施例の説明
本発明においては、従来の磁気光学素子単体を用いた場
合の欠点、感度が悪い事または回転角が飽オＩ」する事
を、第１．第２の磁気光学素子を併用る事によって解消
し、高感度で広領域な測定範囲を持った装置を提供でき
るたけでなく、第１．第２の磁気光学素子の欠点をも利
用して小型で信頼性に優れた装置を提供している。つ捷
り、第１の磁気光学素子を透過してくる光は波長１．１
μｍ〜２．０μｍの第１の光だけであり、波長０．３μ
ｍ〜２．０７１ｍの第２の光は吸収されてしまい、第１
の検知部には第１の光のみの出力が検知される。一方、
第２の磁気光学素子は第１６光、第２の光の双方を透過
するが、第２の磁気光学素子の第１の光に対するファラ
デー効果は、第２の光に対するファラデー効果に対して
小さく無視できるものである。しだがって、第２の検知
部には第２の光に対する出力のみが検知される。従がっ
て、第１゜第２の磁気光学素子は、一種のフィルター作
用を示し、分波器等の光学部品が不必表となる。
合の欠点、感度が悪い事または回転角が飽オＩ」する事
を、第１．第２の磁気光学素子を併用る事によって解消
し、高感度で広領域な測定範囲を持った装置を提供でき
るたけでなく、第１．第２の磁気光学素子の欠点をも利
用して小型で信頼性に優れた装置を提供している。つ捷
り、第１の磁気光学素子を透過してくる光は波長１．１
μｍ〜２．０μｍの第１の光だけであり、波長０．３μ
ｍ〜２．０７１ｍの第２の光は吸収されてしまい、第１
の検知部には第１の光のみの出力が検知される。一方、
第２の磁気光学素子は第１６光、第２の光の双方を透過
するが、第２の磁気光学素子の第１の光に対するファラ
デー効果は、第２の光に対するファラデー効果に対して
小さく無視できるものである。しだがって、第２の検知
部には第２の光に対する出力のみが検知される。従がっ
て、第１゜第２の磁気光学素子は、一種のフィルター作
用を示し、分波器等の光学部品が不必表となる。
以下に本発明の実施例による磁界測定装置を説ダ
明する１、第８１ヅ１にお・いて本発明の一実施例を説
明する。図面において１−ａ は、強磁性ガーネット結
晶のうち良好な温度特性を持具（Ｔｂｏ、 １９Ｙ０．
１８ ）３Ｆ ｅ５０１２で示される結晶であり、厚み
が１．３ｍｍとなるように両側面が平行鏡面研磨されて
いる。１−すは、反磁性磁気光学素子として■−■族結
高結晶るＺｎ５ｅ単結晶であり厚みが１０ｍｍとなるよ
うに両側面が平行鏡面研磨されている。２は光を二つの
直線偏光に分離するだめの偏光子であり、ここではウォ
ラストンプリズムを用いている。３−ａ、３−ｂは、偏
光子２によって偏光分離されたそれぞれの直線偏波方向
に対して、透過偏光方向が４６°傾くように設置された
検光子である。
明する。図面において１−ａ は、強磁性ガーネット結
晶のうち良好な温度特性を持具（Ｔｂｏ、 １９Ｙ０．
１８ ）３Ｆ ｅ５０１２で示される結晶であり、厚み
が１．３ｍｍとなるように両側面が平行鏡面研磨されて
いる。１−すは、反磁性磁気光学素子として■−■族結
高結晶るＺｎ５ｅ単結晶であり厚みが１０ｍｍとなるよ
うに両側面が平行鏡面研磨されている。２は光を二つの
直線偏光に分離するだめの偏光子であり、ここではウォ
ラストンプリズムを用いている。３−ａ、３−ｂは、偏
光子２によって偏光分離されたそれぞれの直線偏波方向
に対して、透過偏光方向が４６°傾くように設置された
検光子である。
検光子３−ａ、３−ｂとして、温度特性が良くまた機械
的強度に寸ぐれており偏光特性が良好なＴ １０２結晶
よりなる偏光分離板を用いた。
的強度に寸ぐれており偏光特性が良好なＴ １０２結晶
よりなる偏光分離板を用いた。
強磁性ガーネット結晶１−８１反磁性磁気光学素子１−
ｂ偏光子２、検光子ｓ−ａ、３−ｂからなる磁気光学変
換部は、磁界Ｈ中に配置される。
ｂ偏光子２、検光子ｓ−ａ、３−ｂからなる磁気光学変
換部は、磁界Ｈ中に配置される。
４−ａ 、 ４−ｂ 、 ４−ｃは、それぞれセルフォ
ックレンズであり、レンズ４−ａは、磁気光学変換部に
入射する光を平行光線にするものであり、レンズ４−ｂ
、４−ｃは、磁気光学変換部を透過した光を集光するも
のである。５−ａ、５−ｂ、５−Ｃは第１１第２＋第３
の光伝送路を形成するオプチカルファイバである。６は
、ファイバ５−ａに光を入射する光源であり、１．１〜
２．０ｐｍの範囲のうち波長１．２７μｍのものと、０
．６μｍ〜７．０／１ｍのうち波長０．８２μｍのもの
を用いている。
ックレンズであり、レンズ４−ａは、磁気光学変換部に
入射する光を平行光線にするものであり、レンズ４−ｂ
、４−ｃは、磁気光学変換部を透過した光を集光するも
のである。５−ａ、５−ｂ、５−Ｃは第１１第２＋第３
の光伝送路を形成するオプチカルファイバである。６は
、ファイバ５−ａに光を入射する光源であり、１．１〜
２．０ｐｍの範囲のうち波長１．２７μｍのものと、０
．６μｍ〜７．０／１ｍのうち波長０．８２μｍのもの
を用いている。
７−ａ、７−ｂｉｌ’ｆ、、磁気光学変換部を透過した
光出力の第１．第２の検知手段で、ここで検知した光強
度に応じて電気信号（Ｉ、、Ｉ、）に変換され低磁界の
場合は工１．高磁界の場合は工、を測定量とする。７−
ａには、ゲルマニウムフォトダイオード、７−ｂＫはシ
リコンＰ Ｉ Ｎ ７ ｔ ｈグイオートを使用した。
光出力の第１．第２の検知手段で、ここで検知した光強
度に応じて電気信号（Ｉ、、Ｉ、）に変換され低磁界の
場合は工１．高磁界の場合は工、を測定量とする。７−
ａには、ゲルマニウムフォトダイオード、７−ｂＫはシ
リコンＰ Ｉ Ｎ ７ ｔ ｈグイオートを使用した。
本実施例における磁界の測定量２の検知手段による電気
信号工、ば２６０ ０ｅ〜２６０００ｅ の磁界の測定
に用いられている。電気信号ｉｊ Ｈ＝ ２６００ｅで
一致する様に更止されている。Ｑ〜２６０００ｅの範囲
で振幅誤差が±１係以内になっており良好なものであっ
た。
信号工、ば２６０ ０ｅ〜２６０００ｅ の磁界の測定
に用いられている。電気信号ｉｊ Ｈ＝ ２６００ｅで
一致する様に更止されている。Ｑ〜２６０００ｅの範囲
で振幅誤差が±１係以内になっており良好なものであっ
た。
なお、本実施例において、強磁性ガーネット結晶１−ａ
に”’０．１９Ｙ０．８１ ） ３Ｆｅ５０１２結晶を
用いたが、Ｙ３Ｆ ＠ ５ｏ１２で代表される希土類鉄
ガーネット結晶ならどれを用いても良い。又、反磁性磁
気光学素子１−ｂにＺｎ５ｅを用いたが、鉛ガラスを用
いても良い。又常磁性磁気光学素子１−ｂに、常磁性ガ
ラス、希土類を含むガリュウムガーネット結晶、アルミ
ニウムガーネット結晶を用いても良い。偏光子２にウォ
ラストンプリズムを用いたが、ロノションプリズム、偏
光分離板、偏光ビームスプリッタ−を用いても良い。又
検光子３−ａ。
に”’０．１９Ｙ０．８１ ） ３Ｆｅ５０１２結晶を
用いたが、Ｙ３Ｆ ＠ ５ｏ１２で代表される希土類鉄
ガーネット結晶ならどれを用いても良い。又、反磁性磁
気光学素子１−ｂにＺｎ５ｅを用いたが、鉛ガラスを用
いても良い。又常磁性磁気光学素子１−ｂに、常磁性ガ
ラス、希土類を含むガリュウムガーネット結晶、アルミ
ニウムガーネット結晶を用いても良い。偏光子２にウォ
ラストンプリズムを用いたが、ロノションプリズム、偏
光分離板、偏光ビームスプリッタ−を用いても良い。又
検光子３−ａ。
ｓ−ｂに偏光分離板を用いだが、ウォラストンプリズム
、ロノションプリズム、偏光ビームスプリッタ−、グラ
ントムソンプリズムを用いても良い。
、ロノションプリズム、偏光ビームスプリッタ−、グラ
ントムソンプリズムを用いても良い。
発明の効果
以」−述べたことから明らかなように、本発明の磁界測
定装置によれば、精度が良好でなおかつ広領域な測定範
囲が得られるものであり、かつ小型で信頼性に優れたも
のであり、その工業的価値は犬なるものである。
定装置によれば、精度が良好でなおかつ広領域な測定範
囲が得られるものであり、かつ小型で信頼性に優れたも
のであり、その工業的価値は犬なるものである。
第１図はファラデー効果を用いた磁界測定装置の基本原
理を説明するだめの図、第２図は強磁性ガーネット結晶
のファラデー効果の飽和を説明する図、第３図は、Ｙ３
Ｆｅ ’５０１２の吸収特性を示す図、第４図は、本発
明の一実施例における磁界測定装置を説明するだめの図
、第６図は本発明を実施した結果を示す図である。 １−ａ・・・・・・強磁性ガーネット結晶、１−ｂ・・
・−・・常磁性磁気光学素子又は反磁性磁気光学素子、
２・・・・・・偏光子、３−ａ、ｂ・・・・・・検光子
、４−ａ、ｂ。 Ｃ・・・・・・セルフォックレンズ、６−ａ 、 ｂ
、 ｃ、、。 オプチカルファイバ、６・・・・光発生手段、７−ａ。 ｂ・・・・・・光検知手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 一鎌萼Ｈ 第３図 １、ｔ／）Ｌ７ｎ ／、５．ｌｔｍ ２．０）ｔｑ第４
図 ′７ａ 第５図 νｅ 名Ａ χＬ 踵 夜 Ｈ
理を説明するだめの図、第２図は強磁性ガーネット結晶
のファラデー効果の飽和を説明する図、第３図は、Ｙ３
Ｆｅ ’５０１２の吸収特性を示す図、第４図は、本発
明の一実施例における磁界測定装置を説明するだめの図
、第６図は本発明を実施した結果を示す図である。 １−ａ・・・・・・強磁性ガーネット結晶、１−ｂ・・
・−・・常磁性磁気光学素子又は反磁性磁気光学素子、
２・・・・・・偏光子、３−ａ、ｂ・・・・・・検光子
、４−ａ、ｂ。 Ｃ・・・・・・セルフォックレンズ、６−ａ 、 ｂ
、 ｃ、、。 オプチカルファイバ、６・・・・光発生手段、７−ａ。 ｂ・・・・・・光検知手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 一鎌萼Ｈ 第３図 １、ｔ／）Ｌ７ｎ ／、５．ｌｔｍ ２．０）ｔｑ第４
図 ′７ａ 第５図 νｅ 名Ａ χＬ 踵 夜 Ｈ
Claims (1)
- 入射光を２つの直線偏光の光に分離する偏光子と第１．
第２の検光子を有し、前記偏光子の第１の直線偏光と前
記第１の検光子の直線偏光方向を互いく異ならしめて、
その間に強磁性ガーネット結晶よりなる第１の磁気光学
素子を配置し、かつ前記偏光子の第２の直線偏光方向と
前記第２の検光子の直線偏光方向を互いに異ならしめて
その間に常磁性磁気光学素子又は反磁性磁気光学素子よ
りなる第２の磁気光学素子を配置した磁気光学変換部と
、前記磁気光学変換部の両端に設けられた３つの光伝送
路と、前記第１の光伝送路に第１の光及び第２の光を入
射する光発生手段と、前記入射光が前記磁気光学変換部
を透過し、前記第２と第３の光伝送路に導かれた光の出
力をそれぞれ検知する第１と第１の検出手段を備え、前
記磁気光学変換部を磁界中に配置することにより、磁界
強度を前記検知部で検出することを特徴とする磁界測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10874583A JPS60375A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 磁界測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10874583A JPS60375A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 磁界測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60375A true JPS60375A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=14492433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10874583A Pending JPS60375A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 磁界測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60375A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316081U (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-18 | ||
| JPH0572307A (ja) * | 1991-09-18 | 1993-03-26 | Ngk Insulators Ltd | 磁界測定装置 |
-
1983
- 1983-06-16 JP JP10874583A patent/JPS60375A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316081U (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-18 | ||
| JPH0572307A (ja) * | 1991-09-18 | 1993-03-26 | Ngk Insulators Ltd | 磁界測定装置 |
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