JPS6162882A - 磁界検出装置 - Google Patents

磁界検出装置

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JPS6162882A
JPS6162882A JP18583584A JP18583584A JPS6162882A JP S6162882 A JPS6162882 A JP S6162882A JP 18583584 A JP18583584 A JP 18583584A JP 18583584 A JP18583584 A JP 18583584A JP S6162882 A JPS6162882 A JP S6162882A
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JP
Japan
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magnetic field
light
polarization
optical fiber
magnetic
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Pending
Application number
JP18583584A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Toda
戸田 和郎
Yoshinobu Tsujimoto
辻本 好伸
Osamu Kamata
修 鎌田
Sumiko Morizaki
森崎 澄子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明C,磁気光学素子によるファラデー効果を利用1
〜たイ1琺界検出装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 ファラデー効果を利用した磁界検出装置は信号伝送路が
電磁調心を受けないなどの特徴を持つ光ファイバを用い
ていることから近年多方面への応用展開が進められてい
る。
以下に従来のファラデー効果を利用した磁界検出装置に
ついて説明する。第1図は従来の反射型構成の磁界検出
装置の一例を示す構成図であり、1は発光ダイオードな
どの光源、2は光源からの光を伝送する光ファイバ、3
は光ファイバ2から出射される自然偏光のあるひとつの
直線偏光成分のみ選択透過する方解石あるいはルチル(
TiO2)結晶などからなる偏光子、4はロッドレンズ
、5はガーネット系結晶、鉛ガラス、 Zn5e  な
どからなるファラデー効果を有するファラデー素子、6
はミラー、7は偏光子3と同じ月質からなる検光子、8
は光ファイバ2から出射されミラー6によりファラデー
素子5内をrt復伝搬した光がロッドレンズ4により効
率良く集光できる」:うに固定された光ファイバ、9d
、光ファイバ8からの出射光を電気信号に変換する尤検
11冒9じである。光源1と光ファイバ2の光入射端面
の間及び光検1]口(1ニと光ファイバ8の光出射端面
の間にはそれぞれ光を集光するだめのレンズが必要であ
るが省略しである。
それぞれの光学部品はエポキシ系の接着剤で固定されて
いる。光ファイバ2,8の偏・検光子端部側は石英ガラ
ス板で挾み偏・検光子3,7にエポキ/系の接着済で固
定されているがここでは省略しである。また、Aは偏光
子3、ロッドレンズ4、ファラデー素子5、ミラー6及
び検光子7から構成される磁界検出部、Bは光源1及び
光検出部で構成される泪測部である。
以上の」=うに構成された磁界検出装置について、以下
その動作を説明する。まず光源1から出射された光仁ル
ンズで光ファイバ2に集光される。光ファイバ2から出
射される自然偏光は偏光:r3で直線偏光へされ、次い
でロッドレンズ4で平行光にされファラデー素イ5内を
ミラー6を介して往復伝搬する。この往復伝搬中に外部
磁界強度H(光の伝搬方向と平行の磁界)に応じて直線
偏光に1偏波面か回転し、ロッドレンズ4により検光子
7を介17て光ファイバ8に集光さノ圭る。(lrn彼
面が度変調に変換される。この直線偏光面の回転角(フ
ァラデー回転角)をθ、偏光子3と検光子7の(jib
!光透過力向のなす角をΦ、人力光をPlnとすると光
フン・イバ8からの出力光POutけPoutcxPl
nCO82(Φ−θ)      ・=−(1)と表わ
せる。ここでΦにπ/4とするとPout cx Pi
n 、 Sin ’ (1+Sin 2θ)(2)とな
りθに対する出力変動が最大となりθの小さい領域でd と近(IJできθす々わち磁界強度とPoutは直線性
が保たれていることがわかる。ここでファラデー回転角
θは θ=VHL             ・・・・・(4
)と表わされVはファラデー素子固有のベルデ定数〔度
/ Os−融〕で素子の感度を表わすものであり、Hは
光の透過力向に平行に印加された磁界強度〔Oe〕、L
はファラデー素子内を透過する光の光路長〔備〕である
。この従来例の反射型構成では、ファラデー素子内を光
が往復透過するため、ファラデー素子の片端から光を入
射し他端からの出射光を検出する方式と比べるとファラ
デー素子長は約半分で済み小型化できる。
しかしながら−1記の従来構成では、光ファイバ2から
出た光を結合損失を少なくして光ファイバ8に戻すため
にはそわぞれの光学部品の相互位置を正確に調整する必
要があり、さらに反射型構成にすることで小型とは々っ
ているがそれでも偏光:f3、検光子7、ロッドレンズ
4はそれぞれ2×2 X 2 WJ 、 2 X 2 
X 2 mA 、 5闘径2φ程度の大きさを必要とし
小型化に限度があるという問題点を有していた。捷だそ
れぞれの光学部品は光学研磨を必要とし部品点数が多い
ことから製作に際し]数が多くなるという問題点も有し
ていた。
発明の目的 本発明は」二紀従来の問題点を解消するもので、工数が
少々く、さらに小型化された磁界検出装置を提1ノ(す
るものであり、特に非接触の回転検出センサ、位置検出
→llササして有用な磁界検出装置を提供することを目
的とする。
発明の構成 本発明は、偏波面保存光ファイバの片端に光源を、他端
には反射膜を蒸着したファラデー回転能を有する磁気光
学結晶薄片を備え、前記光源と前記偏波面保存光ファイ
バの片端の間には光源からの光を直線偏光にし前記光伝
路を通り戻ってきた出射光の内入射光の直線偏光方向と
90°を々す直線偏光成分のみを反射させ光検出部に導
く偏光ビームスプリンタを備え、光検出部で光量の強弱
を電気信号に変換し磁界を検出できるものであり、磁界
検出部にレンズ、偏光子、検光子をもたずファラデー素
子となる磁気光学結晶薄片は前記偏波面保存光ファイバ
の直径程度捷で小型化でき、磁界検出部の部品点数2組
立T数を小々くしさらに小型化でき、機械的強度も大き
くできるものである。
実施例の説明 第2図は本発明の一実施例における磁界検出装置の構成
図を示すものである。第2図において、10は偏波面保
存光ファイバ、11はファラデー回転能を有する磁性ガ
ーネノ1−薄膜、12は磁性ガーネット薄膜11に直接
蒸着された金属又は誘電体多層膜の反射膜、13は偏光
ビームスプリンタ、1は光源、9は光検出器、14は光
源1の光を偏波面保存光ファイバ1oに集光するための
ロッドレンズ、15は偏波面保存光ファイバ10からの
出射光を光検出器9に集光するためのロット゛レンズで
ある。捷だAは磁性ガーネソ1−薄膜11及び反射膜1
2で構成される磁界検出部、Bは偏光ビーノ・スプリッ
タ13、光源1、光検1111蒲9、ロッドレンズ14
.15で構成されるJ1側部である。磁+’lガーネッ
ト薄膜11は平行板であり、端面を尤の出射方向に列し
て垂直に研磨された偏波ml保(r光ファイバ10にエ
ポキシ糸の接着剤等で固定されている。またこの磁性ガ
ーネット薄膜d必要と1−る磁界検出感度(ベルデ定数
Vとファラデー素子内の光路長の積)に応じて組成、欅
さd選ばJL、 ’li’?和エピタキシ法、化学気相
成長法等で成長されたものであり、接着剤で固定する代
わりにスパッタ法等により偏波面保存光ファイバ10の
端面に直接蒸着してもよい。
通常偏波面作存光ファイバはコア系が2〜10μmで必
りノy射膜12が出射端面からIf!Ifれるに従い反
射されて再び入射さノする時の光ビームf’Aは広がり
、20μm1i11れている場合でコア径2〜1゜μm
KJIしてビーム径はコア径の10〜2倍程度と々りこ
の比に応じた光のロスが生じるため必要とす光ハ1に応
じて厚さは制限される。液相エピタキシャル法、化学気
相成長法による磁性ガーイ・ノ1〜薄膜11は一般には
基板」−に育成されるかこの基板は研磨、コーツチンク
等で取り除くことができ、IVさを減少させることがで
きる。
JLりのように構1反された本実施例の磁界検出装置f
7について以下その動作を説明する。捷ず光源1からの
出射光にJロッドレンズ14を通過し偏光ビームスプリ
ンタ13で直線偏光成分が選択透過され偏波面保存光フ
ァイバ10に入射される。この直線偏光は偏波面保存光
ファイバ10内を偏波面を保存されたま−まで伝送され
磁性ガーネット薄膜11に入射される。
次にこの直線偏光は反射膜12によって磁性ガーネット
薄膜11内を往復伝搬する際に磁界がない場合はその一
1寸の偏光状態で、磁界がある場合はその磁界強度に応
じて偏波面が回転し偏波面保存光ファイバ10に再び入
射され、偏光ビームスプリンタ13に到達する。磁界検
出感度に磁界が印加されていない場合は偏波面保存光フ
ァイバ10に光源1から入射された時の直線偏光と同じ
方向の偏波面をもつ直線偏光が偏光ビームスブリック1
3に戻り光検出部9の方へ反射される成分−〇となる。
これは従来例の所で述べだ式(1)の1(梢光イと(全
光イのなす角Φが−(:90″′、)  の時に相当し
この構成における光検出部9への出力光は、Poutα
Pln、51n2θ        ・・(6)と表わ
さtする。ここでθd、磁%l、j検出部A内での入射
直線偏光面の回転角であり従来例中の式(4)に示した
」:うに印加磁界Hに比例している。実際の磁1イ1−
ガーネット薄膜では結晶の磁化によりファラデー回転が
起こるため結晶の磁化が飽和した時点でファラデー回転
も飽和しく式)6に従わなくなる。
この構成では式(6)からも解かる」こうに磁ν1七強
1fjと出力光変化は比例の関係ではなく印加磁界の自
存光ファイバでは消光比は26(iB程度であり磁1界
が無い場合は出力光は0ではなく磁V^印加により偏波
面が90°回転した時(出力光最人)の出力光のIJ□
が出力されていることになるか、偏波面が磁9.j印加
により1°回転した場合でも磁界Oの時の出力光の約4
倍の出力光が得られ磁界有無の検出は可能である。寸だ
ファラデー効果によりこの構成で出力光の強弱を得るた
めには偏波面保存光ファイバ10に反射膜12から戻る
光は少々くとも磁性カーネジ1−薄膜11内に発生する
磁区を2つ以」二通過してい力ければ寿ら々い。一般に
磁性カーネソ1〜薄膜の磁区幅は薄膜の組成、厚さによ
り変わるため使用する偏波面保存光ファイバのコア径に
応じて組成、厚さは決定される。
実用」−はコア径1oμm程度のものを使用した場合が
最も光の結合損失が低く光が感じる磁区数も多く磁界検
出が容易となる。また磁性ガーネッ1−薄膜としてBi
 を含んだものを用いると一般にファラデー効果が大き
く感度の大き々磁界検出装置となる。
発明の効果 本発明は光伝送路として偏波面保存光ファイバを用い、
ファラデー素子として磁気光学結晶41i片を用いるこ
とにより磁界検出部にレンズ、偏光イ。
検光子を必要とせず正確表光軸合わせも必要とせず部品
点数、T数を減らすことができ、さらに磁気光学結晶薄
J4は偏波面保存光ファイバのファイバ径寸で小型化で
きる優れた磁界検出装置を実現できるものである。
4、(ツ1面の簡ili々説明 第1図は従来の反射型構造の磁界検出装置の構成図、第
2図は本発明の一実施例における磁界検出部ff!?の
構成図である。
1・・・・光源、10・・・・偏波面保存光ファイバ、
11・・・・・磁気光学結晶薄片、12 ・・・反射膜
、13・・ 偏光ヒームスプリンタ。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名〜−
−−−=11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源と、この光源からの光を偏光ビームスプリッ
    タを介して偏波面保存光ファイバに集光する第1のレン
    ズと、前記偏波面保存光ファイバの光出射端に接して設
    けられた磁気光学結晶薄片と、前記磁気光学結晶薄片の
    光出射端に設けられた反射膜と、前記反射膜で反射され
    た光が前記偏光ビームスプリッタにより分岐された後、
    第2のレンズで集光された光を検出する光検出器とを有
    する事を特徴とする磁界検出装置。
  2. (2)磁気光学薄片に磁性ガーネット薄膜を用いる事を
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁界検出装置。
  3. (3)磁性ガーネット薄膜にBiを含む磁性ガーネット
    薄膜を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の磁界検出装置。
  4. (4)強磁性ガーネット結晶として、液相エピタキシャ
    ル法又は化学気相成長法又はスパッタ蒸着法で成長させ
    た結晶を用いることを特徴とした特許請求の範囲第1項
    記載の磁界検出装置。
JP18583584A 1984-09-05 1984-09-05 磁界検出装置 Pending JPS6162882A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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