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經濟部中央標準局員工消費合作社印¾ A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種Μ光爲量測手段而用以測定磁場（ 或電流）之光感測器及該光感測器之製造方法。 隨箸近年來的光學元件技術、光應用計測技術及光通 信技術等之進步，光感測器或小型化光通信用光學元件已 逹實用化之階段或正朝實用化進行硏究開發之中。例如， 光感測器在電力領域上之應用正朝著高絕緣性或對雷等所 引起之電磁感應雜訊具有強遮蔽性等之待性邁進（例如， National Technical Report Vol. 38 No2 pl27 (1992) 、A_H. Rose 等：Opt. ics Letters, Vol· 18 No· 17 pp. 1471-1473 ( 1993)、美國專利5202629竽）。進而尚可舉例 如下，如：於基板上形成光導波路而在其導波路中途設置 各種光學元件之光積體電路（例如特開昭63-604 10^或於 基板上之溝内埋入光娥而以旋轉式刀鋸對其中之一形成溝 並插入光學元件之光通信用光零件（例如K . S i ra i sh i等 ! J.Light wava Tech. Vol. 10 No. 12pp. 1839-1842 ( 1992)、特開平3-63606)等。又，近年來為了光纖之小型 化，使用薄膜偏光子之直線狀光缴感測器以省略鏡片之硏 究亦正在進行中（特開平6-2Ί2149號>。 為解決上述課題，發明人乃考慮如何使設置於馬蹄形 鐵心之空隙部的光感測器具有可實質地縮小該空隙部的效 果° 因此，本發明乃使光感測器形成於薄基板上，並僅以 薄板玻璃偏光子、檢光子、磁性光學結晶與光娥構成，而 不使用習用之鏡片或環圈等之光學零件而加Μ小型化，且 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） --------上一l·-----訂------< (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 於空隙部中有效地設置磁性材料Η謀求其實質上之狹窄化 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 具體言之，本發明係將光織固定於設置成正交於一由 玻璃板與其兩側之軟磁性體所構成的基板上之溝中，且在 前述玻璃板部分之光缫光路的中途設置光調變部，進而使 前述光鐵具有彎曲部，而彎曲部分與繼續之光缴伸長部則 係固定於玻璃板兩侧軟磁性體所形成之溝内。 或，使設置於基板上之溝在基板上縱、横交錯，並在 與其縱溝中之横溝的交錯點插入一用Μ將光加Μ調變之光 學元件，進而，將彎曲之光缃沿箸横溝配置俥使其小型化 〇 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 具體言之，乃在一由玻璃板與其兩側之軟磁性體所構 成的基板上，形成橫斷前述玻璃板與軟磁性鐵之横溝，及 與此橫溝正交之兩縱溝，在前述横溝與縱溝嵌入一使呈U 字狀彎曲之光輪出入用光纖，並至少形成一包含前述光纖 之中途的縱溝，於前述各縱溝揷入偏光子、磁性光學結晶 、檢光子、且加Μ接著固定，構成一小型且低成本之光電 流感測器模组。 光餓之彎曲係呈前述之U字形，彎曲部分係Μ小曲率 所形成且U之底邊部分呈水平。藉由此曲率之大小，通過 光纖内之光的透過損失會改變，若曲率小則損失變大，曲 率大時則透過損失變小。但，若增大曲率，光感測器之橫 方向的尺寸必須變大、且馬蹄形鐵心的空隙距離必須增大 。彎曲光缕揷入固定於基板的溝内，但，基板的溝形成就 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） A7

五 _ 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 發明説明（3 ) 形成精度、加工速度及作業性而言，乃以旋轉式刀鋸來實 施最適宜，量產生亦適宜。 如此，於基板上可形成一 U字狀的光绻能不勉強地插 入之溝，並Μ接著劑固定而一體化，其次，再度形成一镉 光子、磁性光學結晶、檢光子可插入之溝且呈與前述光纖 正交，但，此等所設置之部分的距離宜很短。 但，固定一彎曲呈U字狀的光纖之基板全體乃以玻璃 板構成時，馬蹄形鐵心接近其外側。玻璃板若為20 mm， 馬蹄形鐵心之空隙距離就楔組盒之空間而言，必須爲26 mm 左右。但，光調變部即偏光子、磁性光學結晶、檢光子所 設置的基板上區域可Μ 10 mm左右來形成，後面的部分係 光娥之彎曲部分所占據的區域。 此解決方法乃Μ軟磁性體形成基板的一部分來構成， 實質上可縮減馬蹄形鐵心的空隙距離。基板之一部分的軟 磁性體化係從兩侧Μ軟磁性體挾住玻璃板而形成三明治狀 ，並於中央之玻璃板部分形成調變部全體。進而，減小作 爲三明治狀之中央的玻璃板，且僅將磁性光學結晶設置於 玻璃板，«此構成可進一步縮小實質的空隙距離。又，將 彎曲光纖之兩側部分設置於軟磁性體上，俾增大彎曲曲率 而降低透過損失，而且，擁有空隙距離實質上不變遠的效 果。進而，另一構成乃增大玻璃板之兩侧的軟磁性體體積 ，並接近馬蹄形鐵心之斷面積，以戡心之空隙部減少磁束 的洩漏。 如前述般，於基板上形成一正交於縱横的溝，可構成 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS )八4規格（210X297公釐） I.-------ri-^------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 207866 B7 _ 五、發明説明（4 ) 一固定彆曲光纖的溝。在此溝内固定彎曲光缕，接著，為 於光绻之光路間設置偏光子、檢光子或光調變用材料等之 光學元件，乃於基板上形成光學元件插入用的溝。此時， 埋入基板之光纖亦同時Μ僅比光學元件略厚之幅寬切斷。 在此溝内插入光學元件，俾可形成一不受光學元件傾斜而 產生光束偏位的構成，結果，完全不須進行習知非常耗時 之光軸調整。進而，所使用之光學元件的有效光束徑亦比 光纖略大，例如可為2 mm角Μ下左右、光學元件之小型化 亦有效。 其次.，藉由對光缫導入彎曲構造，使用習知之光學元 件而可減小一自彆曲光路之構成朝光軸方向的長度，並可 減少馬蹄形鐵心之空隙間隙，非常有效地成為高感度化， 但，光纖之彎曲半徑係決定於光損失之容許範圍。因此， 使用玻璃之單一基板而構成感測器時，不能縮減鐵心之空 隙部距離。 因此，為進一步謀求高感度化，乃以軟磁性鐵構成一 形成光感測器之基板的一部分，縮小實質上之馬蹄形鐵心 的空隙距離。光調變部因係由偏光子、磁性光學零件、檢 光子所構成，若將此等設置於玻璃板上，光_之兩侧部設 置成構成基板兩側部之軟磁性體部分，則可實質上縮減至 光學元件所設置之玻璃板的距離。又，受外界磁場的影锻 ，係只為磁性光學結晶，且結晶僅設置於基板的玻璃板， 若其他之偏光子、檢光子設置於基板之软磁性體上的溝， 則可進一步縮減實質距離。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） ---------1 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •1Τ 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印^- A7 B7 五·、發明説明（5 ) 當然，亦可使偏光子、磁性光學結晶、檢光子形成一 體化，且以軟磁性體挾住玻璃板的構成之基板設置於玻璃 板上。又，使軟磁性體與玻璃板形成三明治狀之基板的厚 度很薄時，磁場捕捉變小而完全洩漘。因此，爲更提高磁 場強度乃增厚軟磁性體部分之基板厚度以防止洩漏磁束。 此時，軟磁性體與玻璃板之厚度亦可相異，軟磁性體厚者 為宜。又，有效地得到空隙部很厚之方法，係使軟磁性體 片重叠於基板之軟磁性體部分而增加厚度，且與馬蹄形鐵 心之空隙部的切斷面積相等而提高磁場強度。軟磁性體之 材料以與玻璃板密接佳之吧粒鐵材為最適宜，且可成型燒 結來製作。與玻璃板之接著可藉由以環氧糸等有機接著劑 或陶磁接箸劑等來接著，然後，燒結等之方法來進行。 從前述實施例之說明明顯可知，藉本發明可得到W下 所示之效果。 (a>藉由使用一具有彎曲部之光缕，又，將來自光继 之光直接導入光學元件，可省略習知光感測器必須之鏡片 、鏡片架、全反射鏡等之光學元件。 (b )為於光感測器之基板上所作成的溝內配置全部的 光學元件，不須調整光軸。又，基板上之溝使用旋轉式刀 鋸、噴砂、或模具成型可比較易於製成。進而，於光學元 件固定用之溝可使用比習知還小之光學元件，並可使所用 之光學元件成為廉價者。 (c〉使光調變部之部分成為玻璃板，且於其兩侧接著 吧粒鐵板而一體化，故，可實質地縮小設置於外部之馬蹄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） I.-------JL-il·-----訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 經濟部中央標隼扃員工消費合作社印装 Μ ____Β7 五、發明説明（6 ) 形鐵心的空隙部，可實現高感度且外部磁場影饗很小之光 感測器。 (d) 僅由只將光調變部之石榴石結晶設置於玻璃板， 可使基板兩側之吧粒鐵板接近至結晶附近，並實質縮減設 置於外部之馬蹄形鐵心的空隙部而實現高感度且外部磁場 影饗很少之光感測器。 (e) 爲降低彎曲光纖之透過損失，即使增大彎曲曲率 ，亦可於基板之肥粒鐵板上設置前述光孅，故，馬蹄形鐵 心之空隙距離即使變大，亦可縮減實質距離。因此，可K 高感度減少光損失，亦對應於粗電線徑之光感測器。 (f) 於光感测器之調變部分附近設置軟磁性鐵即肥粒 鐵板，可藉由調變部之石榴石結晶的溫度特性修正其溫度 待性。 (g) 於長條形之基板上製成複數之光感測器用圖案後 ，藉由切離基板，可提高光感測器之生產性。 (圖面之簡單說明） 第1圖係本發明基本之光感測器的平面圖； 第2圖係本發明實施例1之光感測器的斜視圖； 第3圖係本發明實施例2之光感測器的斜視圖； 第4圖係構成本發明實施例3之光感測器的基板之斜 視圖； 第5圖係從光纖側看本發明實施例3之光感測器的側 面圖； 第6圖係本發明實施例4之光感測器的構成圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -L- 、?τ 五、 發明説明（7 ) A7 B7 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 第7圖係本發明實施例5之光感測器的斜視圖； 第8圖係本發明構成及習知構成之感測器調變信號的 比較圖； 第9圖係表示將光感測器應用於電力上時之構成例的 斜視圖； 第10圖係表示用在光感測器，產生於一使用方向性矽 網板馬蹄形鐵心的空隙部距離與空隙部之磁場強度的關係 圖； 第11圖係表示使用習知光學元件之光感測器構成的平 面圖。 第9圖係Μ光感測器測定流動於前述内容之一例即電 線中的電流之狀態。第9圖係此光感測器使用習知之光學 零件的光電流感測器的構成，在馬蹄形鐵心1之鐵心空隙 部2設置光感測器3作為感磁感測器。 光感測器3之構成係依光入射光纖4、偏光子、磁性 光學結晶、檢光子與反射體（均未圖示）、光出射光纖5的 順序組合，光係依此順序通過。馬蹄形鐵心1之中央係有 貫通電線6，藉由電流流動，鐵心空隙部2會發生正比於 被測定電流之磁場，插入鐵心空隙部2之光感測器中的磁 性光學結晶會產生一正比於電流大小的光調變。 第10圖係表示使前述馬蹄形鐵心之空隙部間隔各種變 化而測定發生於空隙部中的磁場結果。馬蹄形鐵心材料係 使用方向性矽網、且於此馬蹄形鐵心之中央設置貫通電線 ，流入200Α之電流，測定發生於馬蹄形鐵心之空隙距離變 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 10 A7 3外δ邱 五、發明説明（8 ) •__________*」 / 0______Τ» ^^^1 ^^^1 ^^^1 m n^i a^i— m nfc ^ i Bn— m ^^^1 In— - «. J 今-* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 化時的空隙中之磁場強度者。從此第10圖可知空隙中之磁 場發生係隨著距離變大而變弱。為安設習知之光感測器， 馬蹄形鐵心之空隙部距離必須為20 ram左右，若使此空隙 距離小至例如10 mm，電流檢出強度可提高約2倍，若小 至5 mm，可提高約4倍左右。 第11圖係表示使用一設置於第9圖所示之馬蹄形鐵心 空隙部的習知光學零件之光感測器的内部構成。於此構成 中，從光入射光纖163入射之·光係通過環圈162、鏡片152 、偏光子153、石榴石結晶154、檢光子155、全反射鏡156 、鏡片157、環圈162、光射出光纖164。在此糸統中通過 石榴石結晶154時磁場會增加，為光可調變之構成。因此 ，光入射光纖163、鏡片152、偏光子153、磁性光學材料 即石榴石結晶154、檢光子155、全反射鏡156、鏡片157等 之光零件可一面進行光軸調整，一面使用接著劑等而固定 組裝。 又，圖中之160、161係支撐架。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 上述之光感測器有Μ下之課題。為組裝1台之光感測 器，須要高額之光學零件與很多的時間，有成本上升之課 題。進而，偏光子153、檢光子155、全反射鏡156等分別 有5mm角左右的大小，成為小型、薄型的障礙。光學零件 雖然市售有5 mm角以下者，但價格極高，不實用。 又，以此構成進行高感度化，有如下之方法：使用飽 和磁束密度高的鐵心材料、或提高磁性光學結晶的材料感 度、或、使馬蹄形鐵心之空隙部分距離狹窄Μ防止空隙部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 11 五、發明説明（9 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 分的磁束洩漏，而提高磁場強度。鐵心材料、磁性光學結 晶材料因係由材料之物理常數來決定，爲謀求高感度*可 考慮開發新的材料，但，須要很多的費用與時間。縮減馬 蹄形鐵心之空隙部分距離，改變空隙部分的構造形狀以提 高感度，認爲乃比較容易的方法。但，利用光進行測定， 如第9圖所示般，因可揷入一由磁性光學結晶與光學零件 之構成所形成的光感測器，要縮小空隙部分乃有限度。尤 其，光感測器係光的通過路徑，光學零件Μ玻璃材料構成 易破碎，故必須有空間插入。因此，若決定光學零件之大 小，即可決定馬蹄形鐵心的空隙部距離。 因此，爲謀求高感度化，可使光感測器部小型化，馬 蹄形鐵心之空隙部狹窄化，雖已表示於第9圖中，但為了 於馬蹄形鐵心設置貫通電線，馬蹄形鐵心之空隙部距離宜 比電線徑還大。因此，馬蹄形鐵心之空隙部雖大，但實質 上只要可使距離狹窄的構成即可。謀求此構成之實現並提 高感度，於空隙部分形成實質的磁束通過路徑，如何防止 空隙部之磁束洩漏而提高感磁感測器部分的磁場強度乃成 為課題，此已記載於特開平卜308970號公報等。 又，若欲使馬蹄形鐵心之空隙部的距離不變化，提高 感度之發明已記載於特開平5-297027號公報。特開平5-297027號公報中係藉由絕緣體使磁性體片與磁性檢出元件 成爲一體，插入馬蹄形鐵心之空隙部作爲用Μ防止空隙距 離變化之間隙子。於此插入構成中磁性鐵片乃與馬蹄形鐵 心之端部接觸。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 12 經濟部中央橾準局員工消费合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) 又，馬蹄形鐵心之空隙部揷入感磁元件，所謂馬蹄形 鐵心係將另一材料構成的鐵心片插入空隙部，Μ串連連接 二種類之鐵心材料可提高電流之檢出特性，此方法已記載 於特開平3-170071號公報。前述特開平3-170071號公報之 目的係改善鐵心材料之磁滯曲線特性，而非馬蹄形鐵心空 隙部之積極狹小化。依測定電流之大小選擇揷入馬蹄形鐵 心與空隙部之鐵心片來對應之。 實施例 第1圖係本發明基本之光感測器的構成。如圖示般， 於基板11上形成光學元件插入用的縱溝12、13、14與光孅 揷入用之縱溝15、16,同時形成對各縱溝12、13、14、15 、16呈直角交錯之樓溝17,於縱溝15、16與横溝17揷入呈 U字狀彎曲之光纖。前述光學元件插入用之縱溝12、13、 14之溝幅係比插入縱溝12、13、14之偏光子18、磁性光學 結晶即石榴石結晶19(以下記爲石榴石結晶〉、檢光子20之 各厚度略大的尺寸。 前述偏光子18係使用薄板玻璃偏光板（市售名：术-亏3 7 :美國康寧公司製），0.2 mm爲目前最薄之板厚。 光織用之縱溝15、1M系形成比其他之縱溝12、13、14之溝 幅還廣，U字狀之光孅的兩端、亦即入射及射出用之光缫 22、23乃易於設置。 基板11係Μ玻璃板構成，厚度為1 mm〜3 mm左右。前 述各溝12、13、14、15、16、17的形成可簡單地由旋轉式 刀鋸來形成，而使用預定寬之刀片於基板11形成溝之方法 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 13 A7 B7 五、發明説明（11 ) 乃適合量產性。 光調變部分21係形成於入射及射出用之光_ 22、23所 構成的光路中途，詳而言之係於與縱溝12、13、14之縱溝 17的交叉部分插入偏光子18、石榴石結晶19、檢光子20而 形成光調變部分。又，與全部所揷人之3字狀光纖中的縱 溝12、13、14相交叉部分係於縱溝12、13、14形成時切削 而成的。此處光係自光纖（入射用）22射入，而自光餓（射 出用）23射出。 雖於第1圖未記載，但，於基板11之兩邊侧接近磁場 施加用之馬蹄形鐵心，磁場爲圖示100所示的方向，可使 光調變部21作動。 溝15、16、17只要比光纗22、23還小的尺寸，當然光 绻22、23無法置入溝15、16、17之中。又，若溝15、16、 17形成比光绻22、23還大，接著劑的量會過多，溝形成後 ，插入固定光學元件後，隨溫度變化等光軸會偏位。例如 若光餓22、23為230橄米徑，可M 250撤米左右的刀片形成 溝15、16、17。又，旋轉式刀鋸係Μ高速旋轉使刀片旋轉 ，故可比刀Η之厚度略寬地切斷。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印褽 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖中因於基板11之外侧配置馬蹄形鐵心的極，故 為縮小馬蹄形鐵心之極距，亦即空隙部，必須使基板11小 型化。第1圖之構成的具體製造方法係於基板11形成光继 用幅寬的縱溝15、16、及與縱溝交錯之横溝17。其次，將 預定之光繼彎曲呈3字狀後，沿箸縱溝15、16與橫溝17插 入，Μ接著劑固定。繼而，形成一構成光調變部21之光學 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 14 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 A7 B7 i、發明説明（12 ) 元件插入用的縱溝12、13、14。此時，亦切斷埋入橫溝17 之光纖。其次，於切斷光纖之縱溝12、13、14中置入光學 元件，並接箸固定而完成光調變部21。光學元件揷入用之 縱溝12、13、14的切削幅爲薄板玻璃偏光子18、檢光子20 之厚度0.2 mm〜0.5 mm。又，石榴石結晶19係使用液相磊 晶成長的石榴石結晶，約為0, 5 μ厚。 (實施例1 ) 第2圖係表示本發明實施例1之光感測器。第2圖係 以2種材料形成基板110。中央部分f系使用玻璃板111，兩 侧乃軟磁性體板即肥粒鐵板112而形成一體化之基板110。 前述玻璃板111部分形成3根縱溝12、13、14,肥粒鐵板 112部分形成一比玻璃板111部分的縱溝12、13、14還寬的 縱溝15、16。橫方向形成一與前述各縱溝12、13、14、15 、16呈直角交錯的横溝17,玻璃板111上設置光調變部21 。具體上係於縱溝1 2插入偏光子18、縱溝13揷入石榴石結 晶19、縱溝14插入檢光子20,且於縱溝12、13、14與横溝 17之交錯點的縱部分接著固定。 基板110部分之製造方法雖不同，但其他均與第1圖 相同。基板110係藉由環氧樹脂等之有機接箸劑或陶磁、 低融點玻璃等之無機接箸劑或燒結等將玻璃板111部分、 與設置於其兩側之肥粒鐵板112呈三明治狀接箸。 此時之基板110的厚度雖宜為於溝15、16、17中囿定 保持光缴之厚度，但，考慮易於處理之尺寸或破裂等之良 率，以1 mm以上爲適當。有關第2圖之各部分，與第1圖 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------X ^------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 Χ、發明説明（13 ) 相同之構成部係賦予相同的符號。 基板110之製造方法亦可預先使長尺寸的玻璃板111與 吧粒鐵板112接箸，再將該基板110切斷成預定的長度。此 時，溝形成係縱溝15、16與横溝17預先加工成長條形之基 板時，量產性佳。又，接著時玻璃板111與吧粒鐵板112產 生些許段差亦可接箸。 (實施例2 ) 第3圖表示本發明實施例2之光感測器。第3圖之説 明符號係同於第2圖，僅限定於構成改變的部分。於此實 施例中係使基板210之中央部分的玻璃板111橫寬狹小化， 且於玻璃板111之縱溝13只揷入固定石榴石結晶19。因此 ，在玻璃板111縱溝13只有1條，偏光子18、檢光子20之 插入溝12、14分別設有幅變寬之兩側邊的肥粒鐵板112。 玻璃板111之横幅係略比石榴石結晶19之厚度略厚。 磁性光學結晶有很多種類，但，最薄且高感度者係藉 液相磊晶成長所形成的石榴石結晶，且包含用以磊晶之基 板，約度約0 . 5 rora左右。因此，即使包含此厚度與一用以 插入固定石榴石結晶19之縱溝13的加工邊際，中央所挾住 之玻璃板111可為2 mm左右。如此一來，可使兩側之肥粒 鐵板112間接近至2 mm附近。如此一來，發生於空隙部之 磁場強度與習知比較，可明顯提昇，並能防止洩漏磁束， 且可減少空隙部之洩漏，馬蹄形鐵心之中央部所設置之貫 通電線中流動的撤弱電流所引起的發生磁場可高感度地被 檢測出來。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 16 (請先閱讀背面之注意事項再填商本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五 '發明説明（14 ) <實施例3 ) 第4、5、6圖係表示本發明實施例3的光感測器。 第4圖係表示基板310的構成與施予縱溝12、13、14、15 、16、橫溝17之加工樣子。基板310係由中央部分的玻璃 板111部分與兩側之肥粒鐵板112部分所構成，肥粒鐵板112 係挾持玻璃板111且接著著。於此實施例中兩侧之肥粒鐵 板112乃比中央玻璃板111還厚。縱溝12、13、14、15、16 及橫溝17的加工係與第2、3圖所示的實施例相同。第4 圖係忽略製造工程而表示出形成於基板310之縱溝12、13 、：U、15、16與横溝17。但製造方法係首先接箸玻璃板11 1與肥粒鐵板112*於肥粒鐵板112形成縱溝15、16,其次 於横方向形成横溝17,將彎曲呈3字狀之光纖（未圖示）插 入縱溝15、16與橫溝17而接箸後，將玻璃板111與光缕切 削至光學元件揷入的深度，Μ形成縱溝12、13、14。深度 雖依光學元件的尺寸而定，但比光猓之直徑還深，因此， 完全切斷埋入溝17內之光绻。 第5圖係於第4圖所示之基板310上揷入光纖及光學 元件並固定著，而從.光入射、射出光纖側所看到的圖。於 中央之玻璃板111的兩侧坫接箸比玻璃板111還厚之肥粒鐵 板112而形成一體。於玻璃板111之從溝12、13、14揷入光 學元件即偏光子18、石榴石結晶19、檢光子20,其各元件 間係被固定切斷之光織24形成光路。於肥粒鐵板112之縱 溝15、16可看到被揷入固定之光入射光缃22、光射出光激 23 〇 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X29?公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 17 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消t合作社印裝 五、發明説明（15 第5圖係此光感測器之製作上，合宜之光學元件即偏 光子18、石榴石結晶19、檢光子20高度比溝12、13、14的 深度還高時的圖。對溝12、13、14插入光學元件時，須注 意實施Μ免此等光學元件的方向弄錯，但，因光學元件爲 撤小片，誤插入時易於取出。當然亦可於比基板310之表 面還低之深度形成前述各溝。 第6圖係於馬蹄形鐵心25之空隙部使具有第4、5圖 所示之段差的基板310上下重β的構成。重叠之基板310的 一側具有光調變部21、且亦具備光娥者，但，另一侧係於 第5圖所示之構成的製造中途狀態進行接著成一體化者， 兩者之吧粒鐵板112部分加起來的厚度乃與馬蹄形鐵心25 的空隙部分相同高度。又，雖未圖示，但深度亦形成與馬 蹄形鐵心25之厚度相同尺寸。如此一來，實質上可藉由肥 粒鐵板112埋藏馬蹄形鐵心25之空隙。第6圖係玻璃板111 部分比肥粒鐵板112部分還薄的構成，並將其上下重叠者 。當然亦可不重叠相同基板310而僅於肥粒鐵板112部分重 叠吧粒鐵片等軟磁性體的構成。 又，亦可削薄此基板310，揷入比基板310之側呈3字 狀所成形的肥粒鐵Η而固定之構成。又亦可為窄化3字狀 肥粒鐵片之相向侧部分而為磁場集中的形狀，只要為藉成 型方法製造出的肥粒鐵Η即可很輕易達成。進而於此實施 例中雖已說明作為3字狀鐵心之肥粒鐵片，但，不限於肥 粒鐵，亦可使用其他之軟磁性體即δ夕鋼板。如此一來，可 防止發生於馬蹄形鐵心之空隙部的磁場洩漏，可使磁場集 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） l·--------χ·,4------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 18

^786G A7 B7 五、發明説明（16 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 中於光調變部分21。又，雖已表示於第6圖，但接著光學 元件時，即使接著劑26冒出，亦可精度良好地使另一者的 基板310重叠。 (實施例4 ) 第7圖表示本發明實施例4之光感測器。基板410係 由中央之玻璃板111與兩側之肥粒鐵板112接著一體化所構 成。中央玻璃板111之一的縱溝28中係插入固定一黏接光 學元件即偏光子18、石榴石結晶19、檢光子20而成一體化 調變部27。一體化調變部27的厚度於市售之薄板玻璃偏光 子、檢光子中，最薄者為0.2 mm，即使使用此而阽合偏光 子18、檢光子20亦達0.4 mm，再阽合石榴石結晶19亦約成 爲1 rara左右的厚度。 若硏磨石榴石結晶19成長時之基板410，可進一步減 少厚度。於中央玻璃板111只要形成比前述一體化調變部 28之厚度還稍寬的縱溝128即可，可使玻璃板1Π之橫方向 的尺寸為2 mra左右，並可接近吧粒鐵板112實質縮減空隙 部。又，對玻璃板1 U形成溝28亦Μ 1條為簡單且有效率 ，光調變部分之製作亦可藉接箸廣面積的光學元件並切斷 而簡單地製作。 第8圖條表示於本發明構成之玻璃板的兩侧接著軟磁 性體成為高感度的結果與習知構成之結果的比較圖。於具 有一定空隙之馬蹄形鐵心的中央貫通部配置用Μ流動電流 之電線，且於上述空隙部分配置習知構成之感測器，於電 線中流動電流*觀看感測器的調變信號者。同樣地，比較 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ^ in _ 19 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（17 ) 於上述空隙部設置本發明構成之感測器所得到的調變信號 。横軸501表示電線中流動之電流值，縱軸502表示從感測 器所得到之調變信號的強度。白圓點線503係於習知構成 之僅玻璃板的基板固定彎曲光纖，且於光路之光纖中途設 置調變部分者，在200A約爲18%之調變強度。黑圓點線504 係於本發明玻璃板與軟磁性體接箸之基板，與上述同樣地 固定彎曲光餓與感測器部之構成設置於鐵心空隙部時之變 調強度。於200A可得到約34%之信號，得到約此習知構成 2倍的感度，高感度感測器可得到很大的效果。 (實施例5 ) 本發明之光感測器構成係於馬蹄形鐵心之空隙部設置 一玻璃板與軟磁性體板成為一體之基板，於此基板上形成 光調變部，但為使引導光之光纖彎曲，猶恐透過損失很大 。爲減低此損失，增大光孅之彎曲部曲率很有效，但受限 於與馬蹄形鐵心之空隙部的關係。 於此實施例係曲率增大至彎曲光餓之透過損失可容許 的範圍，結果，即使成為增大馬蹄形鐵心之空隙部的構成 ，亦增大基板之肥粒鐵板部分、且於此肥粒鐵板上載置光 缕之彎曲部分，故可防止使實質感度降低。此係可簡單地 使用於貫通電線很粗且電流量很小的情形。 (實施例6 ) 本發明之光感測器的構成使基板與玻璃板、軟磁性體 板接著而形成一體化，於此基板設置光調變部、光纖。此 實施例係於基板製作中，準備玻璃板及軟磁性體板之長條 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r 訂 20 A7 ____B7__ 五、發明説明（18 ) 形尺寸者而接箸，光纖固定用之縱溝、正交之横溝經切削 後，切斷成所希望的長度。藉此方法可有效率地製作基板 。又，使2値分的長度形成一體，彎曲之光娥相向合併設 置，然後，使光調變部用之縱溝2個一次形成。 (實施例7 > 本發明之光感測器係表示Μ肥粒鐵材料作為基板之軟 磁性體。但，吧粒鐵材料已知透磁率會隨溫度而使特性變 化。此亦隨肥粒鐵之材質、形狀、尺寸等而變化。本實施 例對於如此之待性，係Μ使用於調變部之石榴石結晶的溫 度特性作為具有與肥粒鐵材料相反特性之材料成分。藉此 ，可構成對於周圍溫度變化亦安定的光感測器。 又，於本發明之光感測器中，接箸於馬蹄形鐵心之材 質與基板之軟磁性體材質宜為同一，但，即使爲別的材質 亦不會降低感度。又，從光感測器之成本或性能而言，亦 可特別變更馬蹄形鐵心之材質。但，雖已記載於實施例7 ，但，依馬蹄形鐵心部分之溫度特性選擇磁性光學結晶之 溫度特性時，必須判斷是馬蹄形鐵心或設置於調變部附近 之軟磁性體何者有較大的影饗。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，本發明之光感測器係接著玻璃板與肥粒鐵板而成 為基板，但強度有不安定時，為補強前述基板在與形成光 調變部之面相反的內側可安裝樹脂等構成的板。又，實施 例中形成中央之光調變部的部分係以玻璃板之構成進行說 明，但，亦可為玻璃Μ外之樹脂等。又，亦可為於中央部 分形成凸狀之成形基板的凸部分設置光調變部，且於兩側 之低部分設置肥粒鐵的構成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（2丨〇'〆297公釐） 21

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 ☆、申請專利範圍 1. 一種光感測器，其特擞在於：於基板上形成用Μ固定 光纖之溝，而於前述溝内插入及固定經彎曲之光纖， 且在前述光纖所構成之光路中途形成光調變部，並使 前述光继之光輓出入部分伸長而與前述光調變部呈垂 直方向。 2 .如申請專利範圍第1項之光感測器，其中基板係於玻 璃板的兩側接合軟磁性鐵，而玻璃板部分之光纖所構 成的光路中途則形成光調變部。 3 .如申請專利範圍第2項之光感測器，其恃徵在於：由 光纖所構成之光路係形成横斷玻璃板部分及軟磁性體 部分，且於前述玻璃板部中之光路構成光調變部。 4 .如申請專利範圍第2項之光感測器，其特徹在於：使 具有彆曲部之光纖的輸出入部與光調變部呈垂直方向 ，且延伸於軟磁性體上，並對設置於前述基板兩側之 軟磁性體單侧或兩側重叠另一軟磁性體而增大挾持玻 璃板部分之軟磁性體的相向面積。 5 _如申請專利範圍第2項之光感測器，其特擻在於：使 用一具有與軟磁性體之溫度特性相反的溫度特性之磁 性光學結晶作為光調變材料。 6.—種光感測器的製造方法，其特激在於：將形成光路 之光纖及配置有光調變部之基板設置於玻璃板兩侧並 以環氧条等之有機接箸劑接著或Μ陶磁接箸劑、低融 點玻璃接箸劑等之無機接箸劑接箸或燒結軟磁性體而 形成一體化。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS )八4洗格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A8 B8 C8 D8 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印褽 六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第6項之光感測器的製造方法，其特 擞在於：在將軟磁性體配置於玻璃板的兩侧*並形成 一構成光路之光餓及配置光調變部之基板時，使玻璃 板厚形成與軟磁性體厚相同或較薄。 8. —種光感測器，其特m在於：將軟磁性體配置於玻璃 板兩側之基板的玻璃板上及兩側的軟磁性鐵亦形成光 缴固定用之溝，可於前述各別之溝中固定光孅，在一 由前述玻璃板部分之光纖所構成的光路中途乃構成光 調變部，且於前述光餓形成彎曲部，朝與前述光調變 部垂直方向延伸光輪出入的光纖，並於前述軟磁性體 之板厚方向的上下配置一由強磁性材料形成的塊體。 9 如申請專利範圍第2項之光感测器，其特擞在於：將 軟磁性體配置於玻璃板兩側之基板的玻璃板部分形成 光調變部，並於前述基板的兩側揷入一可與光通過平 行插入前述基板之凹部形狀的強磁性體。 10.如申請專利範圍第2項之光感測器，其特擞在於：在 由光殲所構成的光路，具有可插入光調變部之水平部 與徐緩的彎曲半徑而可被彎曲，成為略垂直於水平部 之伸長光織。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公釐） 23