JPS6264969A - 光フアイバ型電流センサ - Google Patents

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 本発明は、ファラデー効果を用いた光フアイバ型電流セ
ンサに関するものであり、小型で低損失な光フアイバ型
電流センサを提供するものである。

従来の技術 第３図は、従来のファラデー効果を用いた反射光学系を
構成した磁界センサである。入、出力用光ファイバ１，
２と集束性ロッドレンズ３との間に、複屈折材料で光軸
が４５０回転した２枚のルチル板４，６を置くことによ
り偏光分離機能を持たせ、また、集束性ロッドレンズ３
の他端に、ファラデー材料６とミラー７を配置して、反
射光学系を構成している。

入力光ファイバ１から入射した光はルチル４で偏光分離
され、ファラデー材料６を透過後ミラー７で反射され、
再びファラデー材料６を通過後、ルチル６で偏光分離さ
れて出力光ファイバ２に受光される。磁界Ｈがファラデ
ー材料６に印加される場合、入射側ルチル４で直線偏向
された光がファラデー材料６を通過する時、通過光の偏
波面が、磁界Ｈの強度に比例した角度０だけ回転し、こ
の回転角θが大きくなればなる程、出射側ルチル６を通
過して出力、光ファイバ２に受光される光の光量変化が
大きくなり、受光器でその変化量が検出されることにな
る。この光量は、２枚のルチル光軸が４６°の角度を持
つ時、 ｐ　ｏｃ　ｌ−１−５ｌｎ２θ　　　　　　　　・・・
・・・・・・・・・（１）で示され、回転角θが小さい
ときは、 Ｐ（Ｘ：１＋２θ　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・（→と近似され、回転角θに比例した光量変化が
得られる。

発明が解決しようとする問題点 従来例では、偏光分離のために２枚のルチル板４．５を
貼合せて用いており、光線がこのルチル貼合せ面にひっ
かかると光損失の増加あるいは光線の混合に起因する感
度の低下を招くため、入出力光ファイバ１，２０間隔は
、ある程度以上近づけることができない。一方、本セン
サの様な反射型構成においては、レンズの光軸に近いと
ころを光線が通る方が、レンズの結合損失を小さくでき
ることがわかっており、従って、センサの透過損失を確
保するためには、ファラデー材料６の長さに制約を受け
る。

また、本従来例では、２枚のルチル４，６で２回偏光分
離されるために、ｅｄＢの光損失は避けることができな
い。

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に、人。

出力光ファイバと自己集束性ロッドレンズの一端側との
間に１枚の複屈折材料を配置し、前記自己集束性ロッド
レンズの他端側に磁気光学材料部材と１／４波長板及び
反射板とを配置し、前記入、出力光ファイバのうちの１
方の光ファイバを、前記自己集束性ロッドレンズの光軸
上に配置するとともに前記入、出力光ファイバのうちの
他方の光ファイバを、前記自己集束性ロッドレンズの光
軸に対して前記入力光ファイバの位置からさらに前記複
屈折材料の常光、異常光分離方向に前記常光、異常光分
離幅だけ離れた位置に配置し、前記に波長板の光軸と前
記複屈折材料との光軸とのなす角を作　　　用 この技術的手段における作用は次のようになる。

本発明のセンサでは、入射側ルチルで偏光分離される２
両偏光を用いるが、１偏光光線は自己集束性ロッドレン
ズの光軸上を通り、他の偏光光線は、自己集束性ロッド
レンズの光軸から常光、異常光分離幅だけ離れた位置を
通るため、光軸から光線までの距離は、最大でも近接し
たファイバのコア間隔まで近づけることができる。故に
、センサの透過損失を増加させることなく、ファラデー
材料の長さを長くすることが可能となる。

また、出力光ファイバに、入力光の常光がミラーで反射
後の異常光を受光するばかりでなく、特性を全く同じく
する入力光の異常光でミラーで反射後の常光をも同時に
受光するため、光量が従来例の２倍になり、低損失なセ
ンサを得ることができる。

実施例 第１図（ａ）は、本発明の光フアイバ型電流センサの一
実施例を示す構成図である。

入、出力光ファイバ１，２と自己集束性ロッドレンズ３
の一端１１］＋１との間に１枚の複屈折材料〔ルチル平
板（Ｔｉｏ２単結晶）〕８を配置し、自己集束性ロッド
レンズ３の他端側にはファラデー材料６と〆波長板９及
びミラー７とを配置している。

従来例と大きく異なる点は、複屈折材料８を１枚のみ使
用し、集束性ロッドレンズ３とミラー７との間にに波長
板９を配置していることである。

ここで、複屈折材料８の光軸とに波長板９の光軸とのな
す角は約２２．６０である。

次に、本発明のセンサの動作原理を説明する。自己集束
性ロッドレンズ３の光軸上ａ　−ａ’に配置された入力
光ファイバ１からルチル平板に入射した光線７ｉｎは、
常光１１　　と異常光１２　　とに偏光分離されて進み
、ファラデー材料６及びＺ波長板９を通過後ミラー７で
反射されて、再び１／４波長板９及びファラデー材料６
を通過して、ルチル平板８に再入射する。光線は〆波長
板を１往復することにより、％波長の位相差を受ける。

ルチル平板８に再入射した２光線１１，１２は、各々常
光と異常光とに偏光分離され、１１１１ｊ’１゜及び”
２１　？’２゜の４光線になる。今、ミラー７は自己集
束性ロッドレンズ３の光軸＆　−ａ’に対してほぼ垂直
に配置しているので、光線’１２と”２１とはルチル平
板８のファイバ側端面において同一点、すなわち、入力
光ファイバーの位置からルチル平板の偏光分離方向へ偏
光分離幅だけ離れた点に達するので、この２光線を同時
に出力光ファイバ２で受光する。

第１図（均、（Ｃ）に、光線の偏光方向の様子を示す。

入力側の常光１１　　は、偏光通過方向に対してα＝２
２．５°光軸を傾けたに波長板を１往復して、２α回転
し、さらに、磁界の大きさに応じた角度θだけ回転する
（１１）。この光線のｊｌ。方向の成分は、 Ａｃｏｓ　（９０°−２α−θ）　　α＝２２．５゜と
なる。

一方、入力側の異常光１２は、Ｋ波長板を１往復して２
（−一α）回転し、さらに、ファラデー材料によりθだ
け回転する。この光線の１２１方向の成分は、 ＡＣＯ５（（−α）−α−θ）　　α＝２２．５゜とな
って、１１２と同一の特性を持つ。

なお、複屈折材料は、ルチルの巣結晶を使用しているが
、例えば、方解石でも使用可能である。

また、ルチル平板は、２偏光酸分を角度をつけて分離す
るために、光軸に対して傾けて切り出したものであり、
光フアイバ間隔に応じて、有効に偏光分離できる様に、
光軸との角度及び、ルチル平板の厚みを設計すれば良い
。

なお、本実施例では、Ｋ波長板の位置を、ファラデー材
料とミラーの間に置いたが、複屈折材料とミラーの間で
あれば、どこに置いても動作に変わりはない。

なお、Ｋ波長板の光軸と、複屈折材料との光軸は、本実
施例では約２２８５０としたが、約２２．５’＋−（ｎ
π）であって良い。

なお、本実施例では、入力光ファイバを自己集束性ロッ
ドレンズの光軸上に置いたが、第２図に示すように、出
力光ファイバを光軸上に置き、複屈折材料の偏光分離方
向に偏光分離幅だけ離れた位置に、入力光ファイバを置
いても良い。

発明の効果 以上述べた様に、本発明によれば同一特性の２光線を信
号光として１本の出力光ファイバに受光することができ
るので、センサの透過損失を従来の％にすることができ
る。

また、１偏光は自己集束性ロッドレンズの光軸上を通り
、他の偏光は、光軸から常光、異常光分離幅だけ離れた
位置を通る。すなわち、光軸から光線までの距離は最大
でも、近接したファイバのコア間隔しかない。従って、
ファラデー材料６の長さを相当大きくしても、光損失の
増加は見られない０

【図面の簡単な説明】

第１図（→は、本発明の一実施例における光フアイバ型
電流センサの構成図、第１図（１＝＝＋　、　（Ｃ）は
その動作原理を説明するための説明図、第２図は本発明
の他の実施例におけるセンサの構成図、第３図は従来の
センサの構成図である０ １．２・・・・・・入、出力光ファイバ、３・・・・・
・自己集束性ロッドレンズ、４．５．８・・・・・・複
屈折材料、６・・・・・・ファラデー材料、７・・・・
・・反射板、９・・・・・号波長板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 Ｃｂ） （Ｃン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入、出力光ファイバと自己集束性ロッドレンズの一端側
   との間に１枚の複屈折材料を配置し、前記自己集束性ロ
   ッドレンズの他端側に磁気光学材料部材と１／４波長板
   及び反射板とを配置し、前記入、出力光ファイバのうち
   の１方の光ファイバを、前記自己集束性ロッドレンズの
   光軸上に配置するとともに前記入、出力光ファイバのう
   ちの他方の光ファイバを、前記自己集束性ロッドレンズ
   の光軸に対して前記光ファイバの位置からさらに前記複
   屈折材料の常光、異常光分離方向に前記常光、異常光分
   離幅だけ離れた位置に配置し、前記１／４波長板の光軸
   と前記複屈折材料との光軸とのなす角を約２２．５°＋
   （ｎπ）／２（ｎ：整数）としてなる光ファイバ型電流
   センサ。