JPS62150185A - 磁界測定装置 - Google Patents
磁界測定装置Info
- Publication number
- JPS62150185A JPS62150185A JP29164985A JP29164985A JPS62150185A JP S62150185 A JPS62150185 A JP S62150185A JP 29164985 A JP29164985 A JP 29164985A JP 29164985 A JP29164985 A JP 29164985A JP S62150185 A JPS62150185 A JP S62150185A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- magneto
- optical element
- rare earth
- field measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
磁界全検出し、その磁界強度を測定する磁界測定装置に
関するものである。
磁界全検出し、その磁界強度を測定する磁界測定装置に
関するものである。
従来の技術
最近、磁界強度を光を用いて」り定する方法として、磁
気光学効果を利用する方法が提案されている（例えば、
欠間らによるアイイーイーイー（ｒ Ｅ Ｅ Ｅ ）
Ｑ Ｅ−１８１６１９（１９８２））。
気光学効果を利用する方法が提案されている（例えば、
欠間らによるアイイーイーイー（ｒ Ｅ Ｅ Ｅ ）
Ｑ Ｅ−１８１６１９（１９８２））。
特に、電流が流れている導体の周シの磁界強度を測定し
て電流を検知する方法は、光音媒体とするために、絶縁
性が良好である、電磁誘導ノイズを受けない等の特徴を
持ち、送配電設備への適用が考えられている。
て電流を検知する方法は、光音媒体とするために、絶縁
性が良好である、電磁誘導ノイズを受けない等の特徴を
持ち、送配電設備への適用が考えられている。
第２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２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
偏光とされた光を通過させる。ファラデー効果によシ偏
光面は磁界強度Ｈに比レリして回転を受ける。回転を受
けた偏光は偏光子２と透過偏光方向を４５°異ならしめ
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。その時の光出力は次式で示される。
図を示す。第２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
偏光とされた光を通過させる。ファラデー効果によシ偏
光面は磁界強度Ｈに比レリして回転を受ける。回転を受
けた偏光は偏光子２と透過偏光方向を４５°異ならしめ
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。その時の光出力は次式で示される。
Ｐｏｕｔ−に（１＋５１ｎ２θ） ・・・・・＝−＝・
（１）ここで θ”Ｖ Ｈｌ 、 ｐｏｕｔは光出力、
には比例定数、θはファラデー回転角〔度〕、■はヴ工
ルデ定数と呼ばれるもので、単位は〔度／ｎｎ−０ｅ〕
であり、磁気光学素子の感度を示すものである。
（１）ここで θ”Ｖ Ｈｌ 、 ｐｏｕｔは光出力、
には比例定数、θはファラデー回転角〔度〕、■はヴ工
ルデ定数と呼ばれるもので、単位は〔度／ｎｎ−０ｅ〕
であり、磁気光学素子の感度を示すものである。
発明が解決しようとする問題点
従来、磁界測定装置の磁気光学変換部に用いられる磁気
光学素子には種々のものがある。鉛ガラス、ＢＳＯ、Ｂ
ＧＯ、Ｚｎ５ｅ等の反磁性体がよく用いられているが、
これらの磁気光学素子のヴエルデ定数は小さく、素子長
を１０門〜３０ｍｍと長くしなければならない。また磁
気光学素子で”ｂｏ、１９ ＹＯ，Ｂ１）３Ｆｅ５０１
２なる組成を持つ希土類ガーネット混晶は強磁性体であ
り、ヴエルデ定数は前述の反磁性体のものに比較して二
指大きく、その温度変化が無いという特徴を有している
。しかしながら、強磁性体であり、磁化のそろった分域
（（磁区）が存在している。その様な物質のファラデー
効果を第３図で説明する。
光学素子には種々のものがある。鉛ガラス、ＢＳＯ、Ｂ
ＧＯ、Ｚｎ５ｅ等の反磁性体がよく用いられているが、
これらの磁気光学素子のヴエルデ定数は小さく、素子長
を１０門〜３０ｍｍと長くしなければならない。また磁
気光学素子で”ｂｏ、１９ ＹＯ，Ｂ１）３Ｆｅ５０１
２なる組成を持つ希土類ガーネット混晶は強磁性体であ
り、ヴエルデ定数は前述の反磁性体のものに比較して二
指大きく、その温度変化が無いという特徴を有している
。しかしながら、強磁性体であり、磁化のそろった分域
（（磁区）が存在している。その様な物質のファラデー
効果を第３図で説明する。
第３図は迷路状磁区を有している強磁性体磁気光学素子
１の場合であり、となり合った磁区の磁化Ｓは反対方向
に向いている。第３図ａの様に磁界Ｈがない場合は、磁
化は打ち消し合いファラデー効果は発生しない。第３図
すの様に外部磁界Ｈが印加されると、磁化は磁界方向に
そろおうとする。したがって磁壁の移動により磁界方向
の磁化が増加し、その差がファラデー効果を発生させる
。
１の場合であり、となり合った磁区の磁化Ｓは反対方向
に向いている。第３図ａの様に磁界Ｈがない場合は、磁
化は打ち消し合いファラデー効果は発生しない。第３図
すの様に外部磁界Ｈが印加されると、磁化は磁界方向に
そろおうとする。したがって磁壁の移動により磁界方向
の磁化が増加し、その差がファラデー効果を発生させる
。
しかるに、今第３図に示す様に、入射された光のビーム
Ｌの径φの中に含まれる磁区（巾ｄ）の数が少ないと、
ファラデー効果の直線性、再現性が低下する。強磁性体
の磁区中は形状効果があり、第３図の厚みｔが小さくな
れば、磁区中ｄが小さくなる事が知られている。したが
って、磁気光学素子１の厚みｔ２小さくする事によって
、ファラデー効果の直線性、再現性が向上する事になる
が、上記（１）式で示した様にファラデー回転角θは厚
みに比例して小さくなり、測定感度が低下する。
Ｌの径φの中に含まれる磁区（巾ｄ）の数が少ないと、
ファラデー効果の直線性、再現性が低下する。強磁性体
の磁区中は形状効果があり、第３図の厚みｔが小さくな
れば、磁区中ｄが小さくなる事が知られている。したが
って、磁気光学素子１の厚みｔ２小さくする事によって
、ファラデー効果の直線性、再現性が向上する事になる
が、上記（１）式で示した様にファラデー回転角θは厚
みに比例して小さくなり、測定感度が低下する。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するため、入射光を２つの
直線偏光の光に分離する偏光子と検光子の透過偏光方向
を互いに異ならしめ、その間に縞状磁区を有する希土類
ガーネット結晶からなる磁気光学素子を、縞状磁区が観
測できる面に対して入射光が水平に通過する様に配置し
てなる磁気光学変換部を有するものであり、望むらくは
、前記磁気光学素子に一般式”Ｘ Ｙｊ−Ｘ ）５ ”
５ ｏｉ ２（０．１≦ｘ≦０．３）で示される希土類
鉄ガーネット混晶を用いるものであり、また、前記磁気
光学素子（ＴｂｘＹｌ−ｘ）５Ｆｅ、０１≦ｘ≦０．３
）は、（ｒｄ５Ｇａ５０．２基板上にエピタキシャル成
長させたものであり、さらに望むらくは、前記Ｇｄ３Ｇ
ａ５Ｏ１２基板に（１１ｏ）面又は（２１１）面を用い
たものである。また、前記磁気光学素子は、液相エピタ
キシャル法、または、気相エピタキシャル法で得られた
ものである。
直線偏光の光に分離する偏光子と検光子の透過偏光方向
を互いに異ならしめ、その間に縞状磁区を有する希土類
ガーネット結晶からなる磁気光学素子を、縞状磁区が観
測できる面に対して入射光が水平に通過する様に配置し
てなる磁気光学変換部を有するものであり、望むらくは
、前記磁気光学素子に一般式”Ｘ Ｙｊ−Ｘ ）５ ”
５ ｏｉ ２（０．１≦ｘ≦０．３）で示される希土類
鉄ガーネット混晶を用いるものであり、また、前記磁気
光学素子（ＴｂｘＹｌ−ｘ）５Ｆｅ、０１≦ｘ≦０．３
）は、（ｒｄ５Ｇａ５０．２基板上にエピタキシャル成
長させたものであり、さらに望むらくは、前記Ｇｄ３Ｇ
ａ５Ｏ１２基板に（１１ｏ）面又は（２１１）面を用い
たものである。また、前記磁気光学素子は、液相エピタ
キシャル法、または、気相エピタキシャル法で得られた
ものである。
作用
本発明は上記の構成により、高感塵で再現性に優れた安
価な磁界測定装置を与えるものである。
価な磁界測定装置を与えるものである。
実施例
以下に本発明の一実施例について第１図とともに説明す
る。第１図を用いて本実施例装置の基本構成を説明する
。なお第１図中、第２図と同一構成部分には同一番号を
付して詳細な説明を省略する。磁気光学素子１には、縞
状磁区を有する希土類ガーネット結晶を用いている。こ
の縞状磁区が観測される面に対して水平方向に光を通過
させである。この様な構成の磁気光学変換部に磁界Ｈが
印加されると、弱い磁界の場合、面内磁化が回転するだ
けで縞状磁区の方向は変化しない。つまり、磁壁の移動
は起らず、その構造の中で磁化だけが回転する。この磁
化の回転によるファラデー効果が磁界強度Ｈに比例して
いる。磁化の回転はスピン構造の変化であり、入射光の
ビーム径に対して一様であり、入射光のビーム径に対し
て無視できなく、再現性の悪化の主原因であった磁壁の
移動は無い。従って、第１図の様な構成の磁気光学変換
部を用いる事によって再現性の良い磁界センサが得られ
る。また磁気光学素子１の形状は長さｐに対して十分小
さな厚みｔとする。長さｌ長くする事による感度の向上
がはかれるだけでなく、強磁性体特有の反磁界による感
度低下をまねく事がない。従って、厚みｔが小さい結晶
でよい訳であり、生産性に富んだ液相エピタキシャル法
や気相エビクキシャル法を用いて、Ｇｄｓ Ｇａ ｓ
０ 、２基板上に成長させた磁気光学素子を用いる事が
できる。
る。第１図を用いて本実施例装置の基本構成を説明する
。なお第１図中、第２図と同一構成部分には同一番号を
付して詳細な説明を省略する。磁気光学素子１には、縞
状磁区を有する希土類ガーネット結晶を用いている。こ
の縞状磁区が観測される面に対して水平方向に光を通過
させである。この様な構成の磁気光学変換部に磁界Ｈが
印加されると、弱い磁界の場合、面内磁化が回転するだ
けで縞状磁区の方向は変化しない。つまり、磁壁の移動
は起らず、その構造の中で磁化だけが回転する。この磁
化の回転によるファラデー効果が磁界強度Ｈに比例して
いる。磁化の回転はスピン構造の変化であり、入射光の
ビーム径に対して一様であり、入射光のビーム径に対し
て無視できなく、再現性の悪化の主原因であった磁壁の
移動は無い。従って、第１図の様な構成の磁気光学変換
部を用いる事によって再現性の良い磁界センサが得られ
る。また磁気光学素子１の形状は長さｐに対して十分小
さな厚みｔとする。長さｌ長くする事による感度の向上
がはかれるだけでなく、強磁性体特有の反磁界による感
度低下をまねく事がない。従って、厚みｔが小さい結晶
でよい訳であり、生産性に富んだ液相エピタキシャル法
や気相エビクキシャル法を用いて、Ｇｄｓ Ｇａ ｓ
０ 、２基板上に成長させた磁気光学素子を用いる事が
できる。
上記磁気光学素子１としては、（１１０）面のＧｄ３Ｇ
ａ５Ｏ１２基板上に、最も温度安定性の良好な（Ｔｂｏ
、１．Ｙｏ、８１）５Ｆ０５０１さ、ｐｂｏ系Ｆ （！
ｕ Ｘ ｆ、（用いた液相エピタキシャル成長法で厚
み３０ｏ７１ｍを成長させたものを、巾１朋、長さ３ｍ
ｍに切り出して用いた。この磁気光学変換部を用いた磁
界測定装置は、磁界 １５０ｅで変調度２５％を得、従
来のものと比軸して高感度なものとなっている。
ａ５Ｏ１２基板上に、最も温度安定性の良好な（Ｔｂｏ
、１．Ｙｏ、８１）５Ｆ０５０１さ、ｐｂｏ系Ｆ （！
ｕ Ｘ ｆ、（用いた液相エピタキシャル成長法で厚
み３０ｏ７１ｍを成長させたものを、巾１朋、長さ３ｍ
ｍに切り出して用いた。この磁気光学変換部を用いた磁
界測定装置は、磁界 １５０ｅで変調度２５％を得、従
来のものと比軸して高感度なものとなっている。
また、再現性は１１％以内の精度におさ１っている。な
お本実施例においては、偏光子２．検光子３にＴｉｅ２
偏光分離板を用いたが、ＣａＣＯ３に偏光分離板、誘電
体多層膜を用いた偏光ビームスプリッタ−を用いてもよ
い。
お本実施例においては、偏光子２．検光子３にＴｉｅ２
偏光分離板を用いたが、ＣａＣＯ３に偏光分離板、誘電
体多層膜を用いた偏光ビームスプリッタ−を用いてもよ
い。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、再現性が良好
で高感度であり、生産性が高く安価な磁界測定装置を提
供するものであり、その工業的価値は高い。
で高感度であり、生産性が高く安価な磁界測定装置を提
供するものであり、その工業的価値は高い。
第１図は本発明の一実施例における磁界測定装置の磁気
光学変換部の基本構成図、第２図はファラデー効果を用
いた従来の磁界測定装置の構成図、体 第３図ａ、ｂは強磁性イ磁区とファラデー効果を説明す
るための説明図である。 １・・・・・・磁気光学素子、２・・・・・・偏光子、
３・・・・・・検光子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 雛昂目
光学変換部の基本構成図、第２図はファラデー効果を用
いた従来の磁界測定装置の構成図、体 第３図ａ、ｂは強磁性イ磁区とファラデー効果を説明す
るための説明図である。 １・・・・・・磁気光学素子、２・・・・・・偏光子、
３・・・・・・検光子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 雛昂目
Claims (6)
- （１）入射光を２つの直線偏光の光に分離する偏光子と
検光子の透過偏光方向を互いに異ならしめ、前記偏光子
と検光子との間に縞状磁区を有する希土類ガーネット結
晶からなる磁気光学素子を、前記縞状磁区が観測できる
面に対して前記入射光が水平に通過する様に配置してな
る磁気光学変換部を有してなる磁界測定装置。 - （２）一般式（Ｔｂ＿ｘＹ＿１＿−＿ｘ）＿３Ｆｅ＿５
Ｏ＿１＿２（０．１≦ｘ≦０．３）で示される希土類鉄
ガーネット混晶を磁気光学素子として用いる特許請求の
範囲第１項記載の磁界測定装置。 - （３）Ｇｄ＿３Ｇａ＿５Ｏ＿１＿２基板上に一般式（Ｔ
ｂ＿ｘＹ＿１＿−＿ｘ）＿３Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２（０．
１≦ｘ≦０．３）で示される希土類鉄ガーネット混晶を
エピタキシャル成長させて得られる磁気光学素子を用い
る特許請求の範囲第１項記載の磁界測定装置。 - （４）｛１１０｝又は｛２１１｝面のＧｄ＿３Ｇａ＿５
Ｏ＿１＿２基板上に一般式（Ｔｂ＿ｘＹ＿１＿−＿ｘ）
＿３Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２（０．１≦ｘ≦０．３）で示さ
れる希土類鉄ガーネット混晶をエピタキシャル成長させ
て得られる磁気光学素子を用いる特許請求の範囲第１項
記載の磁界測定装置。 - （５）液相エピタキシャル成長して得られる磁気光学素
子を用いる特許請求の範囲第１項記載の磁界測定装置。 - （６）気相エピタキシャル成長して得られる磁気光学素
子を用いる特許請求の範囲第１項記載の磁界測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29164985A JPS62150185A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 磁界測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29164985A JPS62150185A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 磁界測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150185A true JPS62150185A (ja) | 1987-07-04 |
Family
ID=17771680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29164985A Pending JPS62150185A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 磁界測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62150185A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0573007A2 (en) * | 1992-06-03 | 1993-12-08 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Magneto-optic sensor head |
| RU169685U1 (ru) * | 2016-12-09 | 2017-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Марс-Энерго" | Магнитооптический измерительный преобразователь переменного тока |
| WO2024090561A1 (ja) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | シチズンファインデバイス株式会社 | 磁性膜及び磁界センサヘッド |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188982A (ja) * | 1985-06-29 | 1987-08-18 | Toshiba Corp | 磁界センサ |
-
1985
- 1985-12-24 JP JP29164985A patent/JPS62150185A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188982A (ja) * | 1985-06-29 | 1987-08-18 | Toshiba Corp | 磁界センサ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0573007A2 (en) * | 1992-06-03 | 1993-12-08 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Magneto-optic sensor head |
| EP0573007A3 (en) * | 1992-06-03 | 1994-06-15 | Mitsubishi Gas Chemical Co | Magneto-optic sensor head |
| RU169685U1 (ru) * | 2016-12-09 | 2017-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Марс-Энерго" | Магнитооптический измерительный преобразователь переменного тока |
| WO2024090561A1 (ja) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | シチズンファインデバイス株式会社 | 磁性膜及び磁界センサヘッド |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6232763B1 (en) | Magneto-optical element and optical magnetic field sensor | |
| US4896103A (en) | Current measuring magnetic field sensor having magnetooptic element with its easy axis of magnetization at right angles to the magnetic field generated by the current | |
| JPH0782164B2 (ja) | 磁気光学素子及び磁界測定装置 | |
| JP3193945B2 (ja) | 磁気光学素子及び光磁界センサ | |
| Itoh et al. | Optical magnetic field sensors with high linearity using Bi-substituted rare earth iron garnets | |
| JP3144928B2 (ja) | 光センサ | |
| Didosyan et al. | Magneto-optical current sensors of high bandwidth | |
| Didosyan et al. | Magneto-optical current sensor by domain wall motion in orthoferrites | |
| JPS62150185A (ja) | 磁界測定装置 | |
| JPH0731232B2 (ja) | 磁界測定装置 | |
| Kita et al. | Low‐temperature phase of yttrium iron garnet (YIG) and its first‐order magnetoelectric effect | |
| Deeter | High sensitivity fiber-optic magnetic field sensors based on iron garnets | |
| Ouedraogo et al. | Accurate ellipsometric magnetic-field sensor used to align the watt balance magnetic circuit of the French National Metrology Institute | |
| EP0785454A1 (en) | Faraday rotator for magneto-optic sensors | |
| JP3008721B2 (ja) | 磁気光学素子及び磁界測定装置 | |
| JPS61242997A (ja) | 磁界測定装置 | |
| Okubo et al. | Magnetic field optical sensors using (TbY) IG crystals with stripe magnetic domain structure | |
| JPS63230527A (ja) | 磁気光学素子 | |
| JP3269101B2 (ja) | 磁気光学膜 | |
| JP3269102B2 (ja) | 磁気光学膜 | |
| JP3458012B2 (ja) | 磁界センサ | |
| JPH04304418A (ja) | ファラデー回転子 | |
| Sohlström et al. | The performance of a fiber optic magnetic field sensor utilizing a magneto-optical garnet | |
| JPH04304417A (ja) | 磁界センサ用磁気光学素子 | |
| SU1288638A1 (ru) | Способ измерени коэрцитивной силы ферромагнитных материалов |