RU2638918C1 - Sensor of magnetic field based on brillouin scattering - Google Patents

Sensor of magnetic field based on brillouin scattering Download PDF

Info

Publication number
RU2638918C1
RU2638918C1 RU2016145332A RU2016145332A RU2638918C1 RU 2638918 C1 RU2638918 C1 RU 2638918C1 RU 2016145332 A RU2016145332 A RU 2016145332A RU 2016145332 A RU2016145332 A RU 2016145332A RU 2638918 C1 RU2638918 C1 RU 2638918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
magnetic field
optical
garnet
magneto
Prior art date
Application number
RU2016145332A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Игоревич Белотелов
Петр Михайлович Ветошко
Григорий Алексеевич Князев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий"
Priority to RU2016145332A priority Critical patent/RU2638918C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638918C1 publication Critical patent/RU2638918C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: magnetic field sensor contains a magneto-optical cell with a single-crystal film of garnet ferrite on a nonmagnetic substrate and a modulating coil. In addition, the device comprises first and second Fabry-Perot interferometers placed along a common optical axis. A magneto-optical cell with garnet ferrite film is placed between the Fabry-Perot interferometers. Modulating coil contains four flat windings with forming two orthogonal pairs, wherein substrate with film of garnet ferrite is inside the coils with providing modulation of magnetization by rotating magnetic field in the plain of the film. A harmonic signal generator is used in the frequency range 107-109 Hz, and the registration system is designed to extract harmonics at the output of the photodetector, multiples of the generator frequency, whose amplitude is proportional to the value of the recorded constant magnetic field.
EFFECT: increase the sensor sensitivity.
8 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптическим магнитометрам, и может быть использовано для измерения слабых магнитных полей в науке и технике, включая, например, биологию, медицину, неразрушающий микроконтроль, низкочастотную связь и т.д.The invention relates to measuring equipment, namely to optical magnetometers, and can be used to measure weak magnetic fields in science and technology, including, for example, biology, medicine, non-destructive microcontrol, low-frequency communication, etc.

Описано большое число магнитооптических сенсоров магнитного поля на основе тонких пленок ферромагнитных материалов. Так, в патенте US 8519323 (B2) -ELECTRIC FIELD/MAGNETIC FIELD SENSORS AND METHODS OF FABRICATING THE SAME, NAKADA MASAFUMI и др., 27.08.2013, описан оптоволоконный сенсор, в котором слой магниточувствительной среды железо-иттриевого граната (ЖИГ) образован непосредственно на конце световода. Отмечается необходимость выполнения соотношения между параметрами магнитооптической среды и параметрами волокна. Однако такой сенсор, использующий классический метод поляризационных измерений, недостаточно чувствителен при измерении слабых магнитных полей. Из-за малости возмущения поляризации отраженного лазерного излучения интенсивность света, прошедшего анализатор и падающего на фотоприемник, изменяется весьма слабо под воздействием измеряемого магнитного поля. В результате этого возникает задача измерения малых изменений интенсивности света на фоне оптического шума, неизбежно присутствующего в лазерном излучении. Еще одним недостатком данной схемы является отсутствие в схеме системы калибровки фотодетектора или балансной схемы измерения, что приводит к дополнительному снижению чувствительности фотодетектора при измерении низкочастотных магнитных полей.A large number of magneto-optical magnetic field sensors based on thin films of ferromagnetic materials are described. So, in patent US 8519323 (B2) -ELECTRIC FIELD / MAGNETIC FIELD SENSORS AND METHODS OF FABRICATING THE SAME, NAKADA MASAFUMI et al., 08/27/2013, a fiber-optic sensor is described in which a layer of magnetically sensitive medium of yttrium iron garnet directly at the end of the fiber. The necessity of fulfilling the relation between the parameters of the magneto-optical medium and the parameters of the fiber is noted. However, such a sensor using the classical method of polarization measurements is not sensitive enough to measure weak magnetic fields. Due to the small perturbation of the polarization of the reflected laser radiation, the intensity of the light transmitted through the analyzer and incident on the photodetector changes very weakly under the influence of the measured magnetic field. As a result of this, the problem arises of measuring small changes in the intensity of light against the background of optical noise inevitably present in laser radiation. Another disadvantage of this scheme is the lack of a photodetector calibration system or a balanced measurement scheme in the circuit, which leads to an additional decrease in the sensitivity of the photodetector when measuring low-frequency magnetic fields.

В патенте US 4563646 (А) - Optical magnetometer using a laser coupled to a magneto-optical medium, THOMSON CSF, 07.01.1986, описан оптический магнитометр для измерения компоненты магнитного поля с помощью эффекта Фарадея. Полупроводниковый лазер испускает два лазерных луча, которые направлены от противоположных граней лазера в противоположных направлениях вдоль двух волоконно-оптических кабелей. В этом оптическом магнитометре реализуется метод, основанный на интерференции оптического излучения в резонаторе лазера, однако оптические шумы лазера в данной системе не фильтруются и не подавляются, что явится существенным ограничением чувствительности сенсора. Использование внешнего волоконного резонатора, связанного с резонатором лазера, может привести к дополнительным шумам, возникающим из-за воздействия на волокно внешних факторов.US 4,563,646 (A) - Optical magnetometer using a laser coupled to a magneto-optical medium, THOMSON CSF, 1/7/1986, describes an optical magnetometer for measuring the magnetic field component using the Faraday effect. A semiconductor laser emits two laser beams that are directed from opposite laser faces in opposite directions along two fiber optic cables. This optical magnetometer implements a method based on the interference of optical radiation in the laser cavity, however, the laser optical noise in this system is not filtered and not suppressed, which will be a significant limitation of the sensor sensitivity. The use of an external fiber resonator coupled to the laser cavity can lead to additional noise due to external factors acting on the fiber.

В патенте ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (RU 2429498 C2, ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", 20.09.2011) описано устройство для измерения импульсного тока и напряженности магнитного поля. Устройство содержит источник (одномодовый полупроводниковый лазер), подводящее оптоволокно, магнитооптический датчик, выводящее оптоволокно и регистратор. Магнитооптический датчик содержит последовательно соединенные коннектор, один виток, охватывающий токопровод, и адаптер. Виток магнитооптического датчика выполнен из одномодового оптоволокна с одной постоянной Верде. Технический результат - расширение функциональных возможностей, диапазона измеряемых токов и напряженности магнитного поля, уменьшение погрешности измерений тока. Данное устройство отличается простотой и универсальностью, однако оно рассчитано на дистанционное измерение магнитных полей чрезвычайно высокой напряженности (до 1 кТл) и не может применяться для измерения полей менее 1 мТл.The patent FIBER-OPTICAL MEASURING DEVICE (RU 2429498 C2, FSUE RFNC-VNIIEF, September 20, 2011) describes a device for measuring the pulse current and magnetic field strength. The device comprises a source (single-mode semiconductor laser), an optical fiber supply, a magneto-optical sensor, an optical fiber output and a recorder. The magneto-optical sensor contains a series-connected connector, one coil covering the current lead, and an adapter. The coil of the magneto-optical sensor is made of single-mode fiber with one Verde constant. The technical result is the expansion of functionality, the range of measured currents and magnetic field strength, reducing the error of current measurements. This device is simple and versatile, but it is designed for remote measurement of magnetic fields of extremely high intensity (up to 1 kT) and cannot be used to measure fields of less than 1 mT.

В изобретении «MAGNETIC FIELD SENSOR WITH OPTICALLY SENSITIVE DEVICE AND METHOD FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD» (US 8125644 (B2), CROWE; RAYTHEON COMPANY, 28.02.2012) описано оптически чувствительное устройство с материалом, который изменяет размеры в ответ на изменение магнитного поля. Магниточувствительный элемент помещен в оптический резонатор с высокой добротностью. Резонанс приводит к усилению магнитооптического эффекта и, следовательно, чувствительности пропорционально добротности резонатора. Недостаток данной схемы состоит в том, что магниточувствительный элемент вносит потери в резонатор, снижая при этом добротность, ухудшая соотношение сигнал/шум.The invention “MAGNETIC FIELD SENSOR WITH OPTICALLY SENSITIVE DEVICE AND METHOD FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD” (US 8125644 (B2), CROWE; RAYTHEON COMPANY, 02.28.2012) describes an optically sensitive device with a material that changes size in response to a change in the magnetic field . The magnetosensitive element is placed in the optical resonator with high quality factor. Resonance leads to an increase in the magneto-optical effect and, therefore, sensitivity is proportional to the quality factor of the resonator. The disadvantage of this scheme is that the magnetically sensitive element introduces losses into the resonator, while reducing the quality factor, worsening the signal-to-noise ratio.

Известен оптоволоконный сенсор магнитометра на эффекте Фарадея (US 7106919 (B2) - Magneto-optical sensing employing phase-shifted transmission bragg gratings, Kochergin V., и др., 12.09.2006). В конструкции используется волоконный магнитооптический модулятор фазы и планарные брэгговские решетки, которые образуют резонатор Фабри-Перо вокруг области фазовой модуляции. Если длина волны падающего света совпадает с модой резонатора Фабри-Перро, то эффект поворота поляризации в волокне под действием магнитного поля будет существенно усилен.Known fiber optic sensor magnetometer based on the Faraday effect (US 7106919 (B2) - Magneto-optical sensing employing phase-shifted transmission bragg gratings, Kochergin V., etc., 09/12/2006). The design uses a fiber magneto-optical phase modulator and planar Bragg gratings, which form a Fabry-Perot resonator around the phase modulation region. If the wavelength of the incident light coincides with the mode of the Fabry-Perrot resonator, then the effect of rotation of the polarization in the fiber under the influence of a magnetic field will be significantly enhanced.

В этом устройстве интерферометр Фабри-Перо использован для усиления магнитооптического эффекта за счет многократного прохождения света через пленку, однако при этом оптические шумы лазера не подавляются, а остаются на прежнем уровне. Поглощение в магниточувствительном слое будет ограничивающим фактором данного усиления. Аналогичный эффект можно было бы получить, если использовать вместо интерферометра магниточувствительный элемент большей толщины.In this device, the Fabry-Perot interferometer is used to enhance the magneto-optical effect due to the multiple passage of light through the film, however, the optical noise of the laser is not suppressed, but remains at the same level. Absorption in the magnetically sensitive layer will be the limiting factor of this gain. A similar effect could be obtained if a magnetosensitive element of a larger thickness were used instead of an interferometer.

Наиболее близким по назначению является сенсор, описанный в патенте US 8000767 (B2) - Magneto-optical apparatus and method for the spatially-resolved detection of weak magnetic fields, EDEN JG; GAO JU; BOARD OF TRUSTEES OF THE UNIVERSITY OF ILLINOIS, 16.08.2011. Магнитоплазмонный сенсор магнитного поля содержит магнитооптическую ячейку с пленкой ЖИГ и модуляционной обмоткой, подключенной к генератору электрического сигнала, оптический тракт системы регистрации, включающий узкополосный одномодовый лазер, фотоприемник, подключенный к компьютерной системе регистрации. Магнитное поле субъекта определяется путем измерения угла поворота плоскости поляризации света, отраженного от пленки ЖИГ, легированного висмутом, толщиной несколько микрон. Сенсор на основе магнитооптического эффекта Керра использует область перехода между двумя состояниями намагниченности магнитооптической пленки для обнаружения магнитных полей менее 100 пТл.The closest to the purpose is the sensor described in US patent 8000767 (B2) - Magneto-optical apparatus and method for the spatially-resolved detection of weak magnetic fields, EDEN JG; GAO JU; BOARD OF TRUSTEES OF THE UNIVERSITY OF ILLINOIS, 08.16.2011. The magnetoplasmonic magnetic field sensor contains a magneto-optical cell with a YIG film and a modulation winding connected to an electric signal generator, an optical path of the registration system, including a narrow-band single-mode laser, a photodetector connected to a computer registration system. The magnetic field of the subject is determined by measuring the angle of rotation of the plane of polarization of light reflected from the YIG film doped with bismuth, a few microns thick. A sensor based on the magneto-optical Kerr effect uses the transition region between two magnetization states of a magneto-optical film to detect magnetic fields of less than 100 pT.

Недостаток устройства состоит в том, что измерение проводится поляризационным методом, поэтому к полезному сигналу добавляется оптический шум лазерного излучения без ослабления. Более того, используемый в данном устройстве метод модуляции намагниченности приводит к ограничениям рабочего диапазона частот сверху величиной около 1 кГц.The disadvantage of this device is that the measurement is carried out by the polarization method, therefore, optical noise of laser radiation is added to the useful signal without attenuation. Moreover, the magnetization modulation method used in this device leads to limitations of the upper frequency range of about 1 kHz.

Настоящее изобретение направлено на решение проблемы повышения чувствительности магнитооптического сенсора магнитного поля.The present invention is directed to solving the problem of increasing the sensitivity of a magneto-optical magnetic field sensor.

Патентуемый сенсор магнитного поля содержит магнитооптическую ячейку с монокристаллической пленкой феррита-граната на немагнитной подложке и модуляционной катушкой, подключенной к генератору сигнала, оптический тракт системы регистрации, включающий узкополосный одномодовый лазер, фотоприемник, связанный с компьютерной системой регистрации.The patented magnetic field sensor contains a magneto-optical cell with a single-crystal film of ferrite garnet on a non-magnetic substrate and a modulation coil connected to a signal generator, an optical path of the registration system, including a narrow-band single-mode laser, a photodetector connected to a computer registration system.

Отличие состоит в следующем.The difference is as follows.

В устройство дополнительно введены первый и второй интерферометры Фабри-Перо, размещенные вдоль общей оптической оси, магнитооптическая ячейка с пленкой феррита-граната размещена между упомянутыми интерферометрами Фабри-Перо.The first and second Fabry-Perot interferometers placed along a common optical axis are additionally introduced into the device, a magneto-optical cell with a garnet-ferrite film is placed between the Fabry-Perot interferometers.

Модуляционная катушка содержит четыре плоских обмотки с образованием двух ортогональных пар, причем подложка с пленкой феррита-граната расположена внутри упомянутой катушки с обеспечением модуляции намагниченности вращающимся магнитным полем в плоскости пленки, а упомянутые плоские обмотки установлены так, что центральная часть пленки открыта общей оптической оси.The modulation coil contains four flat windings with the formation of two orthogonal pairs, the substrate with a garnet-ferrite film being located inside the said coil providing modulation of magnetization by a rotating magnetic field in the film plane, and the said flat windings are installed so that the central part of the film is open to a common optical axis.

Использован генератор гармонического сигнала в диапазоне частот 107-109 Гц, а система регистрации выполнена с возможностью выделения на выходе фотоприемника гармоник, кратных частоте упомянутого генератора, амплитуда которых пропорциональна величине регистрируемого постоянного магнитного поля.A harmonic signal generator was used in the frequency range 10 7 -10 9 Hz, and the registration system is configured to extract harmonics that are multiples of the frequency of the said generator at the output of the photodetector, whose amplitude is proportional to the magnitude of the recorded constant magnetic field.

Сенсор может характеризоваться тем, что монокристаллическая пленка феррита-граната с ориентацией (111) образована методом жидкофазной эпитаксии на монокристаллической подложке гадолиний-галлиевого граната и имеет толщину 0,5-2,0 мкм и диаметр 1-5 мм, а также тем, что монокристаллическая пленка феррита-граната имеет состав Re3-xBix Fe5-y, MeyO12, где Re - редкоземельный элемент, Me - ион, замещающий железо; 0<x<2; 0.3<y<0.7.The sensor can be characterized in that the single-crystal film of ferrite garnet with the (111) orientation is formed by liquid-phase epitaxy on a single-crystal gadolinium-gallium garnet substrate and has a thickness of 0.5-2.0 μm and a diameter of 1-5 mm, as well as the fact that a single-crystal film of ferrite garnet has the composition Re 3-x Bi x Fe 5-y , Me y O 12 , where Re is a rare-earth element, Me is an ion replacing iron; 0 <x <2; 0.3 <y <0.7.

Сенсор может характеризоваться и тем, что монокристаллическая пленка феррита-граната имеет состав (BiGd)3(FeSc)5O12, а также тем, что расстояние между обмотками в каждой паре выбрано меньшим или равным половине ширины обмотки с образованием зазора для прохождения излучения, не превышающего 0,5 мм.The sensor can be characterized by the fact that the single-crystal film of ferrite garnet has the composition (BiGd) 3 (FeSc) 5 O 12 , and also by the fact that the distance between the windings in each pair is chosen to be less than or equal to half the width of the winding with the formation of a gap for the passage of radiation, not exceeding 0.5 mm.

Сенсор может характеризоваться, кроме того, и тем, что края периферийной части пленки феррита-граната от центра к периферии скруглены так, что в сечении имеют форму, близкую к образующей половины эллипса.The sensor can be characterized, in addition, by the fact that the edges of the peripheral part of the ferrite garnet film from the center to the periphery are rounded so that they have a shape close to the generatrix of the ellipse in cross section.

Сенсор может характеризоваться и тем, что на поверхности монокристаллической пленки феррита-граната образована решетка из слоя металла и/или диэлектрика с шириной щелей, составляющей от 0,1 до 0,4 от периода решетки, а кроме того, тем, что диапазон частот модуляции намагниченности вращающимся магнитным полем в плоскости пленки составляет от 50 до 300 МГц.The sensor can also be characterized by the fact that a lattice of a metal and / or dielectric layer with a slit width of 0.1 to 0.4 of the lattice period is formed on the surface of a single-crystal ferrite garnet film, and in addition, the modulation frequency range magnetization by a rotating magnetic field in the plane of the film is from 50 to 300 MHz.

Технический результат - повышение чувствительности сенсора за счет избирательного подавления оптических шумов в интерферометре и возможности использования пространственной фильтрации полезного сигнала, что позволяет резко повысить отношение сигнал/шум.The technical result is an increase in the sensitivity of the sensor due to the selective suppression of optical noise in the interferometer and the possibility of using spatial filtering of the useful signal, which can dramatically increase the signal-to-noise ratio.

В основе изобретения лежат собственные экспериментальные исследования, описанные, в частности, в публикациях П.М. Ветошко, А.К. Звездин, В.А. Скиданов, И.И. Сыворотка, И.М. Сыворотка, В.И. Белотелов. Влияние профиля дискового магнитного элемента на поле насыщения и шум магнитомодуляционного сенсора магнитного поля / Письма в ЖТФ, 2015, том 41, вып. 9, стр. 103-110; а также П.М. Ветошко, Н.А. Гусев, Д.А. Чепурнова, Е.В. Самойлова, И.И. Сыворотка, И.М. Сыворотка, А.К. Звездин, А.А. Коротаева, В.И. Белотелов. Измерения магнитокардиограмм крыс с помощью магнитомодуляционного сенсора магнитного поля на базе пленок феррита-граната / Письма в ЖТФ, 2016, том 42, вып. 16, стр. 64-71.The invention is based on its own experimental studies, described, in particular, in the publications of P.M. Vetoshko, A.K. Zvezdin, V.A. Skidanov, I.I. Serum, I.M. Serum, V.I. Belotelov. Influence of the profile of a disk magnetic element on the saturation field and the noise of a magnetomodulating magnetic field sensor / Letters in ZhTF, 2015, Volume 41, no. 9, pp. 103-110; as well as P.M. Vetoshko, N.A. Gusev, D.A. Chepurnova, E.V. Samoilova, I.I. Serum, I.M. Serum, A.K. Zvezdin, A.A. Korotaeva, V.I. Belotelov. Measurements of rat magnetocardiograms using a magnetomodulating magnetic field sensor based on ferrite garnet films / Letters in ZhTF, 2016, Volume 42, no. 16, pp. 64-71.

Как правило, в конструкциях магнитометров с оптическим считыванием используется балансный метод регистрации малых изменений интенсивности света. Измеряется разность интенсивностей на двух фотоприемниках. В один фотоприемник попадает промодулированный магнитным полем сигнал, а во второй - опорный без модуляции либо (например, в случае поляризационных измерений) промодулированный в противофазе по отношению к первому. Если обозначить A интенсивность света, вышедшего из лазера, а n - интенсивность шума в оптическом пучке, то для разности сигналов на фотоприемнике будет справедливо соотношение:As a rule, the design of magnetometers with optical reading uses a balanced method for recording small changes in light intensity. The intensity difference is measured at two photodetectors. A signal modulated by a magnetic field enters one photodetector, and a reference signal without modulation or (for example, in the case of polarization measurements) modulated in antiphase with respect to the first one enters a signal modulated by a magnetic field. If A is the intensity of the light emerging from the laser, and n is the noise intensity in the optical beam, then for the difference of the signals at the photodetector, the relation

Δ=mA+n(m+1),Δ = mA + n (m + 1),

где m - коэффициент модуляции света магнитным полем.where m is the modulation coefficient of light by a magnetic field.

Из данной формулы видно, что при m<<1 соотношение сигнал-шум может оказаться существенно ниже по сравнению с входным сигналом. Размещение магнитооптической ячейки внутри резонатора Фабри-Перо, как это описано в рассмотренных выше патентах, приводит лишь к увеличению эффективного параметра m. Однако увеличение соотношения сигнал-шум при этом происходит не столь эффективно, как в патентуемом случае.It can be seen from this formula that for m << 1, the signal-to-noise ratio can be significantly lower compared to the input signal. Placing a magneto-optical cell inside a Fabry-Perot resonator, as described in the patents discussed above, only leads to an increase in the effective parameter m. However, an increase in the signal-to-noise ratio in this case is not as effective as in the patented case.

Благодаря использованию частотной и пространственной фильтрации сигнала резонаторами Фабри-Перо до и после магнитооптического взаимодействия, рассматриваемого как рассеяние Мандельштама-Бриллюэна на магнонах, величина сигнала на фотоприемнике будет описываться следующей формулой:Due to the use of frequency and spatial filtering of the signal by Fabry-Perot resonators before and after magneto-optical interaction, considered as Mandelstam-Brillouin scattering by magnons, the magnitude of the signal at the photodetector will be described by the following formula:

Δ=mA+n(m/Q1+1)/Q2,Δ = mA + n (m / Q 1 +1) / Q 2 ,

где Q1,2 - добротность резонаторов Фабри-Перо. Отсюда следует указанная возможность резкого повышения отношения сигнал/шум и соответственно чувствительности сенсора магнитного поля.where Q 1,2 is the quality factor of the Fabry-Perot resonators. From this follows the indicated possibility of a sharp increase in the signal-to-noise ratio and, accordingly, the sensitivity of the magnetic field sensor.

Существо изобретения поясняется на фигурах, где:The invention is illustrated in the figures, where:

фиг. 1 - блок-схема сенсора;FIG. 1 is a block diagram of a sensor;

фиг. 2 - топология магнитооптической ячейки, вид сбоку;FIG. 2 - topology of a magneto-optical cell, side view;

фиг. 3 - топология магнитооптической ячейки, вид в плане;FIG. 3 - topology of a magneto-optical cell, plan view;

фиг. 4 - форма сечения пленки на подложке;FIG. 4 is a sectional view of a film on a substrate;

фиг. 5 - схема магнитооптического модулятора на экваториальном эффекте Керра;FIG. 5 is a diagram of a magneto-optical modulator based on the equatorial Kerr effect;

на фиг. 6 - схема магнитооптического модулятора на меридиональном эффекте Керра;in FIG. 6 is a diagram of a magneto-optical modulator based on the meridional Kerr effect;

на фиг. 7-10 - частотные зависимости интенсивности выходного сигнала от внешнего магнитного поля.in FIG. 7-10 - frequency dependence of the intensity of the output signal from an external magnetic field.

Устройство (фиг. 1) содержит магнитооптическую ячейку 10, включающую тонкую магнитную пленку 12 из монокристаллического феррита-граната с ориентацией (111), которая образована методом жидкофазной эпитаксии на монокристаллической подложке 14 из гадолиний-галлиевого граната и имеет толщину 0,5-2,0 мкм и диаметр 1-5 мм.The device (Fig. 1) contains a magneto-optical cell 10, including a thin magnetic film 12 of single crystal ferrite garnet with orientation (111), which is formed by liquid phase epitaxy on a single crystal substrate 14 of gadolinium-gallium garnet and has a thickness of 0.5-2, 0 microns and a diameter of 1-5 mm.

Подложка с пленкой 12 окружена системой 16 катушек индуктивности, подключенной к генератору 18 гармонического сигнала высокой частоты (ВЧ). Генератор 18 функционирует в диапазоне частот 107-109 Гц. Система 16 катушек и генератор 18 обеспечивают создание вращающегося магнитного поля, которое обеспечивает модуляцию намагниченности пленки 12.The substrate with the film 12 is surrounded by a system of 16 inductors connected to a high frequency (HF) harmonic signal generator 18. The generator 18 operates in the frequency range 10 7 -10 9 Hz. The coil system 16 and the generator 18 provide the creation of a rotating magnetic field that modulates the magnetization of the film 12.

Оптический тракт системы регистрации содержит узкополосный одномодовый лазер 20, первый 22 и второй 24 интерферометры Фабри-Перо, фотоприемник 26 и компьютерную систему 30 регистрации и управления. Магнитооптическая ячейка 10 размещена между интерферометрами 22 и 24.The optical path of the registration system contains a narrow-band single-mode laser 20, the first 22 and second 24 Fabry-Perot interferometers, a photodetector 26, and a computer registration and control system 30. The magneto-optical cell 10 is placed between the interferometers 22 and 24.

Принцип работы магнитоплазмонного сенсора магнитного поля основан на схеме бриллюэновской спектроскопии. На фиг. 1 позициями а, б, в и г показано последовательное преобразование спектра лазерного излучения в процессе прохождения по оптическому тракту.The principle of operation of the magnetoplasmonic magnetic field sensor is based on the Brillouin spectroscopy scheme. In FIG. 1, positions a , b, c, and d show the sequential conversion of the spectrum of laser radiation during passage through the optical path.

Оптический пучок 40, генерируемый узкополосным одномодовым лазером 20 (поз. а), направляется на Фабри-Перо интерферометр 22, который настроен таким образом, чтобы его линия пропускания совпадала с максимумом в спектре лазерного излучения. После прохождения через интерферометр 22 происходит существенное сужение спектра оптического излучения на величину, определяемую добротностью интерферометра, которая может достигать 106 (поз. б). Далее оптический пучок 40 падает на пленку 12 феррита-граната, намагниченность которой модулируется с частотой порядка 108 Гц. Модуляция намагниченности осуществляется системой 16 катушек, на обмотки 17 которых с высокочастотного генератора 18 подается гармонический сигнал.The optical beam 40 generated by the narrowband single-mode laser 20 (pos. A), is directed to the Fabry-Perot interferometer 22 which is configured so that its transmission line coincides with a maximum in the spectrum of the laser radiation. After passing through the interferometer 22, there is a significant narrowing of the spectrum of optical radiation by an amount determined by the quality factor of the interferometer, which can reach 10 6 (pos. B). Next, the optical beam 40 is incident on the film 12 of a ferrite garnet, the magnetization of which is modulated with a frequency of the order of 10 8 Hz. The magnetization is modulated by a system of 16 coils, on the windings of 17 of which a harmonic signal is supplied from the high-frequency generator 18.

В результате магнитооптического эффекта происходит модуляция лазерного пучка 40, поэтому в его спектре появляются две боковые компоненты, отстоящие от центрального максимума на величину, равную частоте сигнала, поступающего с генератора 18 (поз. в). Ввиду малой эффективности магнитооптического взаимодействия данные спектральные компоненты оказываются существенно слабее основной частоты и не могут быть зарегистрированы непосредственно фотоприемником 26. Поэтому для их выделения используется второй интерферометр 24 Фабри-Перо. Интерферометр 24 настраивается таким образом, чтобы максимум пропускания соответствовал боковой спектральной компоненте, а межмодовое расстояние было равным удвоенному значению частоты сигнала ВЧ генератора 18. Благодаря такой настройке происходит существенное подавление центральной спектральной компоненты. Так как ее частота попадает на минимум пропускания, подавление оказывается равным добротности интерферометра 24 и может достигать 106. В спектре прошедшего через интерферометр 24 оптического излучения центральная компонента оказывается меньшей или близкой по величине боковым компонентам (поз. г). Данное излучение детектируется фотоприемником 26. В процессе детектирования используется принцип оптического гетеродинирования, поэтому сигнал фотоприемника 26 представляет собой гармоническую функцию с основной частотой, равной частоте ВЧ генератора 18, и амплитудой, равной величине боковых компонент оптического сигнала (поз. г).As a result of the magneto-optical effect, the laser beam 40 is modulated, therefore, two side components appear in its spectrum, which are spaced from the central maximum by an amount equal to the frequency of the signal coming from the generator 18 (pos. C). Due to the low efficiency of the magneto-optical interaction, these spectral components are much weaker than the fundamental frequency and cannot be detected directly by the photodetector 26. Therefore, a second Fabry-Perot interferometer 24 is used to isolate them. The interferometer 24 is tuned so that the maximum transmittance corresponds to the side spectral component, and the intermode distance is equal to twice the frequency of the signal of the RF generator 18. Due to this tuning, the central spectral component is substantially suppressed. Since its frequency falls at a minimum transmittance, the suppression is equal to the quality factor of the interferometer 24 and can reach 10 6 . In the spectrum of the optical radiation transmitted through the interferometer 24, the central component is smaller or close in magnitude to the lateral components (pos. G). This radiation is detected by the photodetector 26. In the detection process, the principle of optical heterodyning is used, so the signal of the photodetector 26 is a harmonic function with a fundamental frequency equal to the frequency of the RF generator 18 and an amplitude equal to the magnitude of the side components of the optical signal (pos. G).

При наличии детектируемого постоянного магнитного поля в спектре оптического сигнала и, следовательно, в сигнале фотоприемника 26 присутствуют гармоники, кратные частоте генератора 18 и пропорциональные величине постоянного магнитного поля. Таким образом, измерение слабых магнитных полей достигается путем обнаружения и измерения величины этих гармоник в спектре сигнала фотоприемника 26.In the presence of a detectable constant magnetic field in the spectrum of the optical signal and, therefore, in the signal of the photodetector 26 there are harmonics that are multiples of the frequency of the generator 18 and proportional to the magnitude of the constant magnetic field. Thus, the measurement of weak magnetic fields is achieved by detecting and measuring the magnitude of these harmonics in the spectrum of the signal of the photodetector 26.

Волновое число магнонов существенным образом зависит от параметров пленки. Параметры пленки 12 и модулирующих обмоток 17 системы 16, а также частота тока в обмотках 17 определяют волновое число возбуждаемых магнонов и, следовательно, определяют углы, под которыми происходит рассеяние Мандельштама-Бриллюэна. Гармоники оптического излучения, возникающие после прохождения пучком 40 магнитооптической ячейки 10, в общем случае будут отделены в пространстве друг от друга и от прошедшего пучка на основной частоте оптического излучения. Для упрощения схемы целесообразно использовать такую конфигурацию модулирующих обмоток 17, которая обеспечивает волновые числа магнонов, равные или близкие к нулю. В таком случае рассеяние становится эквивалентным модуляции света.The wave number of magnons substantially depends on the parameters of the film. The parameters of the film 12 and the modulating windings 17 of the system 16, as well as the frequency of the current in the windings 17, determine the wave number of excited magnons and, therefore, determine the angles at which Mandelstam-Brillouin scattering occurs. The harmonics of optical radiation that arise after the beam 40 passes through the magneto-optical cell 10 will generally be separated in space from each other and from the transmitted beam at the fundamental frequency of the optical radiation. To simplify the circuit, it is advisable to use such a configuration of modulating windings 17, which provides the wave numbers of magnons, equal to or close to zero. In this case, scattering becomes equivalent to light modulation.

На фиг. 2, 3 показана структура модулирующих обмоток 17. Используются две ортогональные друг другу пары 171, 172 обмоток. Обмотки 17 имеют форму в сечении, близкую к прямоугольной. Для достижения однородной намагниченности пленки 12 расстояние h между обмотками в каждой паре выбрано таким образом, чтобы быть меньшим, либо равным половине меньшего внутреннего размера s обмотки, т.е. h≤0,5s. Таким образом, между обмотками 171 и 172 образован зазор 121 для прохождения излучения. Размер g зазора 121 не превышает 0,5 мм.In FIG. 2, 3 shows the structure of modulating windings 17. Two pairs of windings 171, 172 orthogonal to each other are used. The windings 17 have a cross-sectional shape close to rectangular. To achieve uniform magnetization of the film 12, the distance h between the windings in each pair is chosen so as to be less than or equal to half the smaller internal size s of the winding, i.e. h≤0.5s. Thus, between the windings 171 and 172, a gap 121 is formed for the passage of radiation. The dimension g of the gap 121 does not exceed 0.5 mm.

Для снижения магнитных шумов края 122 магнитной пленки 12 скруглены от центра к периферии. Края обработаны таким образом, чтобы сечение 123 пленки 12 было близко к половине эллипса (см. фиг. 3). Достижение подобной формы на практике возможно за счет ее аппроксимации ступеньками 124, как показано штриховой линией, путем послойной литографии краев пленки.To reduce magnetic noise, the edges 122 of the magnetic film 12 are rounded from the center to the periphery. The edges are processed so that the cross section 123 of the film 12 is close to half the ellipse (see Fig. 3). The achievement of such a form in practice is possible due to its approximation by steps 124, as shown by the dashed line, by layer-by-layer lithography of the edges of the film.

Модуляция света в магнитооптической ячейке может осуществляться за счет модуляции поляризации света - эффекта Фарадея или меридионального эффекта Керра, а также за счет модуляции интенсивности света - экваториального эффекта Керра и меридионального интенсивностного магнитооптического эффекта. На фиг. 5 приведена схема магнитооптического модулятора на поляризационных эффектах, а на фиг. 6 - на интенсивностном меридиональном магнитооптическом эффекте.Light can be modulated in a magneto-optical cell by modulating the polarization of light — the Faraday effect or the meridional Kerr effect, and also by modulating the light intensity — the equatorial Kerr effect and the meridional intensity magneto-optical effect. In FIG. 5 is a diagram of a magneto-optical modulator based on polarization effects, and FIG. 6 - on the intensity meridional magneto-optical effect.

В случае использования эффекта Фарадея (равно как и меридионального эффекта Керра) феррит-гранатовая пленка 12 расположена под углом α к оптическому пучку 40 (фиг. 5). Перед ячейкой 10 расположен поляризатор 51, а после ячейки - анализатор 52. Для экваториального эффекта Керра также требуется наклонное падение, однако поляризатор 51 и анализатор 52 не используются. В случае меридионального интенсивностного эффекта феррит-гранатовая пленка 12 расположена ортогонально оптическому пучку 40. На поверхность пленки 12 нанесен слой 60, представляющий собой периодически структурированную металлическую или диэлектрическую пленку (фиг. 6), в этом случае поляризатор и анализатор не используются.In the case of using the Faraday effect (as well as the meridional Kerr effect), the garnet-ferrite film 12 is located at an angle α to the optical beam 40 (Fig. 5). A polarizer 51 is located in front of cell 10, and an analyzer 52 is located after the cell. An equatorial Kerr effect also requires oblique incidence, but the polarizer 51 and analyzer 52 are not used. In the case of the meridional intensity effect, the ferrite-garnet film 12 is located orthogonal to the optical beam 40. A layer 60 is applied to the surface of the film 12, which is a periodically structured metal or dielectric film (Fig. 6), in which case the polarizer and analyzer are not used.

Слой 60 представляет собой периодическую систему щелей, ширина которых составляет от 0,1 до 0,4 от величины периода. Так, при длине волны лазера 780 нм и толщине магнитной пленки 1,9 мкм толщина металлического слоя 60 составляет 80 нм, период решетки - 335 нм, ширина щелей - 120 нм. Такое выполнение слоя 60 позволяет обеспечить существенное усиление меридионального интенсивностного магнитооптического эффекта (см. V.I. Belotelov и др. Plasmon-mediated magneto-optical transparency / Nature Communications, 2013, V. 4, 2128) и соответственно повысить чувствительность сенсора.Layer 60 is a periodic system of slots, the width of which is from 0.1 to 0.4 of the period. So, at a laser wavelength of 780 nm and a magnetic film thickness of 1.9 μm, the thickness of the metal layer 60 is 80 nm, the lattice period is 335 nm, and the slit width is 120 nm. This embodiment of layer 60 allows a significant enhancement of the meridional intensity magneto-optical effect (see V.I. Belotelov et al. Plasmon-mediated magneto-optical transparency / Nature Communications, 2013, V. 4, 2128) and, accordingly, increase the sensitivity of the sensor.

Сенсор работает следующим образом.The sensor works as follows.

При отсутствии внешнего (измеряемого) магнитного поля происходит модуляция света частотой f, равной частоте тока в модулирующих обмотках 17, подключенных к ВЧ генератору 18. При наличии измеряемого магнитного поля в спектре оптического сигнала появляются гармоники, соответствующие удвоенной, учетверенной и т.д. частоте (2f, 4f, 6f, …) модулирующего сигнала генератора 18. Амплитуда гармоники на удвоенной частоте 2f пропорциональна величине измеряемого поля.In the absence of an external (measured) magnetic field, light is modulated with a frequency f equal to the current frequency in the modulating windings 17 connected to the RF generator 18. In the presence of a measured magnetic field, harmonics corresponding to doubled, quadrupled, etc. appear in the spectrum of the optical signal. frequency (2f, 4f, 6f, ...) of the modulating signal of the generator 18. The harmonic amplitude at twice the frequency 2f is proportional to the magnitude of the measured field.

На фиг. 7 показан спектр пропускания первого Фабри-Перо резонатора 22 (поз. 71), спектр излучения лазера (поз. 72) и спектр излучения прошедшего через первый резонатор 22 (поз. 73). Резонатор 22 должен быть настроен таким образом, чтобы один из его максимумов пропускания оказался на длине волны излучения лазера 20, а ближайший минимум соответствовал линии 2f.In FIG. 7 shows the transmission spectrum of the first Fabry-Perot resonator 22 (pos. 71), the laser radiation spectrum (pos. 72), and the radiation spectrum of the radiation transmitted through the first resonator 22 (pos. 73). The resonator 22 must be tuned so that one of its transmission maximums is at the wavelength of the laser radiation 20, and the nearest minimum corresponds to the line 2f.

На фиг. 8 показан спектр пропускания второго Фабри-Перо резонатора 24 (поз. 74), спектр излучения, прошедшего магнитооптическую ячейку (поз. 75), и спектр излучения, прошедшего через второй резонатор (поз. 76). В результате прохождения через второй резонатор амплитуда полезного сигнала (пик 2f на фиг. 8) становится преобладающей.In FIG. Figure 8 shows the transmission spectrum of the second Fabry-Perot resonator 24 (key 74), the spectrum of the radiation transmitted through the magneto-optical cell (key 75), and the spectrum of the radiation transmitted through the second resonator (key 76). As a result of passing through the second resonator, the amplitude of the useful signal (peak 2f in Fig. 8) becomes dominant.

Графики на фиг. 9, 10 относятся к варианту выполнения ячейки 10 с использованием меридионального интенсивностного эффекта. На поверхности феррит-гранатовой пленки 12 образован слой 60 из периодически структурированной металлической или диэлектрической пленки. В случае отсутствия внешнего (измеряемого) поля происходит модуляция света частотой 2f, где f - частота тока в модуляционной обмотке. При наличии измеряемого поля в спектре оптического сигнала появляются гармоники, соответствующие частотам f, 3f, 5f и т.д. Амплитуды гармоник на частотах f и 3f равны друг другу и пропорциональны величине измеряемого поля. На фиг. 9 показан спектр пропускания первого Фабри-Перо резонатора 22 (штриховая линия 81), спектр излучения лазера 20 (пунктирная линия 82) и спектр излучения, прошедшего через первый резонатор (сплошная линия 83). Первый резонатор Фабри-Перо должен быть настроен таким образом, чтобы один из его максимумов пропускания оказался на длине волны лазерного излучения, а ближайший минимум соответствовал линии f.The graphs in FIG. 9, 10 relate to an embodiment of cell 10 using a meridional intensity effect. A layer 60 of a periodically structured metal or dielectric film is formed on the surface of the garnet-garnet film 12. In the absence of an external (measured) field, light is modulated at a frequency of 2f, where f is the frequency of the current in the modulation winding. In the presence of a measured field in the spectrum of the optical signal, harmonics appear corresponding to the frequencies f, 3f, 5f, etc. The harmonics amplitudes at frequencies f and 3f are equal to each other and are proportional to the magnitude of the measured field. In FIG. 9 shows the transmission spectrum of the first Fabry-Perot resonator 22 (dashed line 81), the radiation spectrum of laser 20 (dashed line 82), and the spectrum of radiation transmitted through the first resonator (solid line 83). The first Fabry-Perot resonator must be tuned so that one of its transmission maxima is at the wavelength of the laser radiation, and the nearest minimum corresponds to the line f.

На фиг. 10 показан спектр пропускания второго Фабри-Перо резонатора (штриховая линия 84), спектр излучения, прошедшего магнитооптическую ячейку (пунктирная линия 85), и спектр излучения, прошедшего через второй резонатор (сплошная линия 86). В результате прохождения через второй резонатор амплитуда полезного сигнала (пики f и 3f на фиг. 10) становится преобладающей. Наиболее предпочтительно использовать пик 3f, так как после детектирования в электрическом сигнале на частоте 3f будет отсутствовать помеха, создаваемая полем подмагничивания, осциллирующим с частотой f.In FIG. 10 shows the transmission spectrum of the second Fabry-Perot resonator (dashed line 84), the spectrum of the radiation transmitted through the magneto-optical cell (dashed line 85), and the spectrum of the radiation transmitted through the second resonator (solid line 86). As a result of passing through the second resonator, the amplitude of the useful signal (peaks f and 3f in Fig. 10) becomes dominant. It is most preferable to use peak 3f, since after detection in the electrical signal at a frequency of 3f there will be no interference created by the magnetization field oscillating with frequency f.

Таким образом, экспериментальные данные показывают, что повышение чувствительности сенсора за счет избирательного подавления оптических шумов в интерферометре при использовании частотной фильтрации полезного сигнала позволяет резко повысить отношение сигнал/шум вплоть до уровня тепловых колебаний намагниченности. Оценки показывают, что поскольку амплитуда тепловых магнонов соответствует флуктуациям магнитного поля на уровне 1 фТ, то чувствительность сенсора следует ожидать на уровне 100 фТ и ниже, в полосе частот 1 Гц.Thus, the experimental data show that increasing the sensitivity of the sensor due to the selective suppression of optical noise in the interferometer using frequency filtering of the useful signal can sharply increase the signal-to-noise ratio up to the level of thermal magnetization fluctuations. Estimates show that since the amplitude of thermal magnons corresponds to fluctuations of the magnetic field at a level of 1 fT, the sensitivity of the sensor should be expected at a level of 100 fT and lower, in the frequency band of 1 Hz.

Claims (13)

1. Сенсор магнитного поля, содержащий магнитооптическую ячейку с монокристаллической пленкой феррита-граната на немагнитной подложке и модуляционной катушкой, подключенной к генератору сигнала, оптический тракт системы регистрации, включающий узкополосный одномодовый лазер, фотоприемник, связанный с компьютерной системой регистрации,1. A magnetic field sensor containing a magneto-optical cell with a single-crystal film of ferrite garnet on a non-magnetic substrate and a modulation coil connected to a signal generator, an optical path of the registration system, including a narrow-band single-mode laser, a photodetector connected to a computer registration system, отличающийся тем, чтоcharacterized in that в устройство дополнительно введены первый и второй интерферометры Фабри-Перо, размещенные вдоль общей оптической оси,the first and second Fabry-Perot interferometers placed along a common optical axis are additionally introduced into the device, магнитооптическая ячейка с пленкой феррита-граната размещена между упомянутыми интерферометрами Фабри-Перо,a magneto-optical cell with a ferrite garnet film is placed between the said Fabry-Perot interferometers, модуляционная катушка содержит четыре плоских обмотки с образованием двух ортогональных пар, причем подложка с пленкой феррита-граната расположена внутри упомянутой катушки с обеспечением модуляции намагниченности вращающимся магнитным полем в плоскости пленки, а упомянутые плоские обмотки установлены так, что центральная часть пленки открыта общей оптической оси,the modulation coil contains four flat windings with the formation of two orthogonal pairs, and the substrate with a garnet-ferrite film is located inside the coil with modulation of magnetization by a rotating magnetic field in the film plane, and the said flat windings are installed so that the central part of the film is open to a common optical axis, при этом использован генератор гармонического сигнала в диапазоне частот 107-109 Гц, а система регистрации выполнена с возможностью выделения на выходе фотоприемника гармоник, кратных частоте упомянутого генератора, амплитуда которых пропорциональна величине регистрируемого постоянного магнитного поля.in this case, a harmonic signal generator was used in the frequency range 10 7 -10 9 Hz, and the registration system is configured to extract harmonics that are multiples of the frequency of the said generator at the output of the photodetector, whose amplitude is proportional to the magnitude of the recorded constant magnetic field. 2. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что монокристаллическая пленка феррита-граната с ориентацией (111) образована методом жидкофазной эпитаксии на монокристаллической подложке гадолиний-галлиевого граната и имеет толщину 0,5-2,0 мкм и диаметр 1-5 мм.2. The sensor according to claim 1, characterized in that the single-crystal film of ferrite garnet with the (111) orientation is formed by liquid phase epitaxy on a single crystal gadolinium-gallium garnet substrate and has a thickness of 0.5-2.0 μm and a diameter of 1-5 mm . 3. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что монокристаллическая пленка феррита-граната имеет состав Re3-xBixFe5-yMeyO12, где Re - редкоземельный элемент, Me - ион, замещающий железо; 0<x<2; 0.3<y<0.7.3. The sensor according to claim 1, characterized in that the single crystal ferrite garnet film has the composition Re 3-x Bi x Fe 5-y Me y O 12 , where Re is a rare-earth element, Me is an ion replacing iron; 0 <x <2; 0.3 <y <0.7. 4. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что монокристаллическая пленка феррита-граната имеет состав (BiGd)3(FeSc)5O12.4. The sensor according to claim 1, characterized in that the single crystal ferrite garnet film has the composition (BiGd) 3 (FeSc) 5 O 12 . 5. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между обмотками в каждой паре выбрано меньшим или равным половине ширины обмотки с образованием зазора для прохождения излучения, не превышающего 0,5 мм.5. The sensor according to claim 1, characterized in that the distance between the windings in each pair is selected to be less than or equal to half the width of the winding with the formation of a gap for the passage of radiation not exceeding 0.5 mm. 6. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что края периферийной части пленки феррита-граната от центра к периферии скруглены так, что в сечении имеют форму, близкую к образующей половины эллипса.6. The sensor according to claim 1, characterized in that the edges of the peripheral part of the ferrite garnet film from the center to the periphery are rounded so that in cross section they have a shape close to the generatrix half of the ellipse. 7. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности монокристаллической пленки феррита-граната образована решетка из слоя металла и/или диэлектрика с шириной щелей, составляющей от 0,1 до 0,4 от периода решетки.7. The sensor according to claim 1, characterized in that a lattice of a metal and / or dielectric layer with a slit width of 0.1 to 0.4 of the lattice period is formed on the surface of a single-crystal ferrite-garnet film. 8. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что диапазон частот модуляции намагниченности вращающимся магнитным полем в плоскости пленки составляет от 50 до 300 МГц.8. The sensor according to claim 1, characterized in that the frequency range of the modulation of magnetization by a rotating magnetic field in the film plane is from 50 to 300 MHz.
RU2016145332A 2016-11-18 2016-11-18 Sensor of magnetic field based on brillouin scattering RU2638918C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145332A RU2638918C1 (en) 2016-11-18 2016-11-18 Sensor of magnetic field based on brillouin scattering

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145332A RU2638918C1 (en) 2016-11-18 2016-11-18 Sensor of magnetic field based on brillouin scattering

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2638918C1 true RU2638918C1 (en) 2017-12-18

Family

ID=60718636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016145332A RU2638918C1 (en) 2016-11-18 2016-11-18 Sensor of magnetic field based on brillouin scattering

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638918C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757305C1 (en) * 2020-11-05 2021-10-13 Публичное Акционерное Общество "Сбербанк России" (Пао Сбербанк) Method for registering magnetic field and device for implementing method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1589796A1 (en) * 1988-10-14 1992-07-15 Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Magnetic field transducer
RU2118834C1 (en) * 1997-07-10 1998-09-10 Научно-исследовательский центр прикладных проблем электродинамики Объединенного института высоких температур РАН Device measuring weak magnetic fields ( versions )
US8000767B2 (en) * 2004-01-20 2011-08-16 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Magneto-optical apparatus and method for the spatially-resolved detection of weak magnetic fields
EP2860540A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Magnetic sensor arrangement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1589796A1 (en) * 1988-10-14 1992-07-15 Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Magnetic field transducer
RU2118834C1 (en) * 1997-07-10 1998-09-10 Научно-исследовательский центр прикладных проблем электродинамики Объединенного института высоких температур РАН Device measuring weak magnetic fields ( versions )
US8000767B2 (en) * 2004-01-20 2011-08-16 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Magneto-optical apparatus and method for the spatially-resolved detection of weak magnetic fields
EP2860540A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Magnetic sensor arrangement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757305C1 (en) * 2020-11-05 2021-10-13 Публичное Акционерное Общество "Сбербанк России" (Пао Сбербанк) Method for registering magnetic field and device for implementing method
WO2022098256A1 (en) * 2020-11-05 2022-05-12 Публичное Акционерное Общество "Сбербанк России" Method for recording a magnetic field and device for carrying out same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11340320B2 (en) Magnetometer for measuring an unknown external magnetic field
US20170023654A1 (en) Optically pumped magnetometer and magnetic sensing method
US10288701B2 (en) Optically pumped atomic magnetometer and magnetic sensing method
US7106919B2 (en) Magneto-optical sensing employing phase-shifted transmission bragg gratings
US7254286B2 (en) Magneto-optical resonant waveguide sensors
US20150022200A1 (en) Optically pumped magnetometer and optical pumping magnetic force measuring method
US10338156B2 (en) Apparatus and system for an ultra sensitivity magneto-optic sensor for high sensitivity magnetic field detection and measurements
US20130038324A1 (en) Apparatus method and system of an ultra sensitivity optical fiber magneto optic field sensor
US11313925B2 (en) Quantum sensor based on rare-earth-ion doped optical crystal and use thereof
RU2638918C1 (en) Sensor of magnetic field based on brillouin scattering
Sun et al. High-precision magnetic field sensor based on fiber Bragg grating and dual-loop optoelectronic oscillator
CN116888485A (en) Controller for electromagnetic field detector
CN108254616A (en) A kind of solenoid type optics small electric current sensor with temperature-compensating
Gu et al. Highly precise magnetic field measurement based RF-assisted Sagnac interferometer with tapered fiber
CN114552342B (en) Photoelectric oscillator magnetic field sensing device based on corrosion type polarization maintaining fiber bragg grating
Fofanov et al. Laser polarization-optical detection of the magnetization process of a magnetically ordered crystal
Shumitskaya et al. The Faraday Effect and Phase Transition in the CH3NH3PbI3 Halide Perovskite Single Crystal
Heinrich Radio frequency techniques
Liu et al. Dzyaloshinskii‐Moriya Torque‐Driven Resonance in Antiferromagnetic α‐Fe2O3
Davis et al. Magnetoacoustic Spectroscopy in Superfluid He 3-B
Zhang et al. Sagnac Magnetic Field Sensor Based on Sinusoidal Modulation and Empirical Mode Decomposition
Lee et al. Optimization of a radio-frequency atomic magnetometer toward very low frequency signal reception
US4063158A (en) Gaussmeter
Ascorbe et al. Magnetic field sensors based on optical fiber
Shui et al. Current measurement method based on integral reconstruction of magnetic rotation angle