JPH01127984A - 磁界センサ - Google Patents
磁界センサInfo
- Publication number
- JPH01127984A JPH01127984A JP28586187A JP28586187A JPH01127984A JP H01127984 A JPH01127984 A JP H01127984A JP 28586187 A JP28586187 A JP 28586187A JP 28586187 A JP28586187 A JP 28586187A JP H01127984 A JPH01127984 A JP H01127984A
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- Japan
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- magnetic field
- field sensor
- rotation element
- light
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- 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
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- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910004611 CdZnTe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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】
（イ）発明の属する技術分野
本発明は磁界センサに関し、より詳細にはファラデー効
果を利用した磁界センサに関する０（ロ）従来技術とそ
の問題点 鉛ガラス等の光の透過性の良い磁気光学材料に外ｊｉｔ
ｓから磁界を加え、磁界と同じ方向に光を透過させると
ファラデー効果により磁気光学材料を通−過中に光の偏
波面が回転する現象が知られている０偏波面の回転角θ
（０）は下式により与えられる０θ＝ Ｖ ｅ Ｈｌ
・・・・・・ （１）ここで、ｖｅ：ベルデ定数
（０１０ｅ°ｍ）Ｈ：磁界の強さ（Ｏｅ） ｌ ：ファラデー回転素子の長さ（闘）この磁気旋光現
象を利用して磁界の測定を行うことができる。
果を利用した磁界センサに関する０（ロ）従来技術とそ
の問題点 鉛ガラス等の光の透過性の良い磁気光学材料に外ｊｉｔ
ｓから磁界を加え、磁界と同じ方向に光を透過させると
ファラデー効果により磁気光学材料を通−過中に光の偏
波面が回転する現象が知られている０偏波面の回転角θ
（０）は下式により与えられる０θ＝ Ｖ ｅ Ｈｌ
・・・・・・ （１）ここで、ｖｅ：ベルデ定数
（０１０ｅ°ｍ）Ｈ：磁界の強さ（Ｏｅ） ｌ ：ファラデー回転素子の長さ（闘）この磁気旋光現
象を利用して磁界の測定を行うことができる。
第３図はファラデー効果を利用した磁界センサの一例を
示している。同図によると、光源からの出射光は偏光子
４で無偏光の光から直線偏光にされた後、ファラデー回
転素子６０に入射する。入射した直線偏光は、ファラデ
ー回転素子６０を透過する間に磁界７の影響により偏波
面が角度θだけ回転された後、検光子８で光強度に変換
され、光検出器（ホトダイオード等）により検出される
。
示している。同図によると、光源からの出射光は偏光子
４で無偏光の光から直線偏光にされた後、ファラデー回
転素子６０に入射する。入射した直線偏光は、ファラデ
ー回転素子６０を透過する間に磁界７の影響により偏波
面が角度θだけ回転された後、検光子８で光強度に変換
され、光検出器（ホトダイオード等）により検出される
。
ここで、偏光子４と検光子８との間には光軸に関して４
５°ずれていて、回転角θに比例する光強度変化を受け
た光が検光子８から出射するよ５＞てしている。
５°ずれていて、回転角θに比例する光強度変化を受け
た光が検光子８から出射するよ５＞てしている。
上記磁界センサでは、ファラデー回転素子６０として例
えばＺｌＳｅを使用していたが、次のような問題があっ
た。
えばＺｌＳｅを使用していたが、次のような問題があっ
た。
■ セ／すが大型化する問題があった。
ＺｌＳｅのベルデ定数Ｖｅは０．１５ ｍ ｆｎ ／
ｏｅｃｍ（波長λ＝０．８５μｍ、温度２０℃）であり
、磁界に対する感度（変調度ｍ）を例えば磁界３０００
ｅに対して２チ程度得ようとすれば、Ｚｎ５ｅの長さｌ
が約５順程度必要であり、これ以上の感度を得ようとす
れば更にＺｌＳｅの長さｊを大きくしなければならず、
七／すが大型化した。
ｏｅｃｍ（波長λ＝０．８５μｍ、温度２０℃）であり
、磁界に対する感度（変調度ｍ）を例えば磁界３０００
ｅに対して２チ程度得ようとすれば、Ｚｎ５ｅの長さｌ
が約５順程度必要であり、これ以上の感度を得ようとす
れば更にＺｌＳｅの長さｊを大きくしなければならず、
七／すが大型化した。
なお、変調度ｍとは磁界による光強度の変化率を意味し
、ｍ＝Ａｃ／ｐｃで表される（第４図参照）。
、ｍ＝Ａｃ／ｐｃで表される（第４図参照）。
ここで、ｋＧはファラデー回転素子に印加される交流電
流による交流磁界を意味し、またＤＣは入射光強度（一
定）を意味する。
流による交流磁界を意味し、またＤＣは入射光強度（一
定）を意味する。
■ 温度による出力変化幅が大きく、測定誤差が生じる
問題があった。
問題があった。
Ｚｎ５ｅは温度特性を有し、例えば温度を２０℃→＝１
０℃→６０℃→２０°Ｃと変化させたとき（第５図のグ
ラフ参照）出力変化幅が±２％程度と大きく（第５図の
グラフ参照）、精密磁界測定時に測定誤差の要因となっ
ていた。
０℃→６０℃→２０°Ｃと変化させたとき（第５図のグ
ラフ参照）出力変化幅が±２％程度と大きく（第５図の
グラフ参照）、精密磁界測定時に測定誤差の要因となっ
ていた。
（ハ）発明の目的
本発明は上記従来技術を解決するためになされたもので
、その目的とするところは、小型化することが出来ると
共に、温度による測定誤差を可及的に少なくすることが
出来る磁界センサを提供することである０ （ニ）発明の構成 本発明は、ファラデー効果を利用して磁界を測定する磁
界センサにおいて、ファラデー回転素子としてＣｄＺｎ
Ｔｅ （カドミウム・亜鉛・テルル）を用いたことを特
徴としている０ また、光進路に沿りて配置された偏光子、旋光子、ファ
ラデー回転素子及び検光子を含む磁界センサにおいて、
前記ファラデー回転素子に、ＣｄＺｎＴｅ（カドミウム
・亜鉛・テルル）を用いたことを特徴としている。
、その目的とするところは、小型化することが出来ると
共に、温度による測定誤差を可及的に少なくすることが
出来る磁界センサを提供することである０ （ニ）発明の構成 本発明は、ファラデー効果を利用して磁界を測定する磁
界センサにおいて、ファラデー回転素子としてＣｄＺｎ
Ｔｅ （カドミウム・亜鉛・テルル）を用いたことを特
徴としている０ また、光進路に沿りて配置された偏光子、旋光子、ファ
ラデー回転素子及び検光子を含む磁界センサにおいて、
前記ファラデー回転素子に、ＣｄＺｎＴｅ（カドミウム
・亜鉛・テルル）を用いたことを特徴としている。
この発明で使用するＣｄ Ｚｎ Ｔｅは、ベルデ定数Ｖ
ｅが０．５２ ｍｉｎｌｏａｃｍ （波長λ＝ ０．８
５ μｍ、温度２０℃）と大きく、センサをＺｎ５ｅに
比して／」・型化することが出来る。また、温度特性に
つ−・ても−１０°Ｃ〜６０″Ｃの温度変化で出力変化
幅力１十０．５係と小さく、精密測定時に測定誤差を可
及的に少なく抑えることが出来る。
ｅが０．５２ ｍｉｎｌｏａｃｍ （波長λ＝ ０．８
５ μｍ、温度２０℃）と大きく、センサをＺｎ５ｅに
比して／」・型化することが出来る。また、温度特性に
つ−・ても−１０°Ｃ〜６０″Ｃの温度変化で出力変化
幅力１十０．５係と小さく、精密測定時に測定誤差を可
及的に少なく抑えることが出来る。
（ホ）発明の実施例
以下図面を参照して本発明の好ましく１実施例について
説明する。
説明する。
第１図は本発明による磁界セ／すの構成を示す平面図で
ある。図中符号１は光源としてのＬＥＤ（発光ダイオー
ド）、２．１０は光ファイノく−１３，９はロッドレン
ズである。また、４は偏光子、５は旋光子、６はファラ
デー回転素子、８は検光子で、光進路に沿って配置され
ている。また、１１は光検出器としてのフォトダイオー
ド、１２はケースである０ この磁界センサの基本構成については、第３図に示すも
のとほぼ同じであるが、ここで重要な点は、ファラデー
回転素子６として、ＧｄＺｎＴｅ（カドミウム・亜鉛・
テルル）を用いた点である。このＣｄＺｎＴｅ（カドミ
ウム・亜鉛・テルル）は、ＣｄＴｅ（カドミウム・テル
ル）にＺｎ （亜鉛）を添加した伝導タイプがＰ型又は
Ｎ型の単結晶で、そのベルデ定数ｖｅは波長λ＝０．８
５μｍ１温度２０℃の下で、Ｖｅ ＝ ０．８５ ｍｌ
ｎｌｏｅｃｍであり、従来の磁界センサに使用されたＺ
ｎ Ｓｅ （Ｖｅ ＝ ０．１５ ｍｉｎｌｏｅｃｍ）
に比して約３倍大きい。従って、従来の磁界センサと同
一感度を得ようとすれば、ファラデー回転素子６の長さ
ｌを約１７３に縮小することができる。例えば、磁界３
０００ｅに対して感度を２多程度得ようとすれば、Ｚｎ
５ｅでは長さｌが約５ＥＩ程度必要であるのに対し、Ｃ
ｄＺｎＴｅでは長さｌが５寵Ｘ （０，ｌＬ５ ／ ０
．５２ ） ＝ １．４４ ｙａで済む。また、長さｌ
が同じならば、感度については約３倍大きくすることが
出来る０ また、温度特性については、第２図のグラフ（＠界７を
一定にして温度を変化させた時のファラデー回転角θの
変化、すなわちフォトダイオード１１の出力変化を表す
グラフ）に示すように、上記従来例と同様に温度を変化
させたとき出力変化幅が±０．５％であり、従来の磁界
センサ（同様の温度変化で出力変化幅が±２チ〜±４％
）に比して非常に小さく、このため精密磁界測定時にお
いてｆｆ１１１定誤差を可及的に少なくすることができ
る。
ある。図中符号１は光源としてのＬＥＤ（発光ダイオー
ド）、２．１０は光ファイノく−１３，９はロッドレン
ズである。また、４は偏光子、５は旋光子、６はファラ
デー回転素子、８は検光子で、光進路に沿って配置され
ている。また、１１は光検出器としてのフォトダイオー
ド、１２はケースである０ この磁界センサの基本構成については、第３図に示すも
のとほぼ同じであるが、ここで重要な点は、ファラデー
回転素子６として、ＧｄＺｎＴｅ（カドミウム・亜鉛・
テルル）を用いた点である。このＣｄＺｎＴｅ（カドミ
ウム・亜鉛・テルル）は、ＣｄＴｅ（カドミウム・テル
ル）にＺｎ （亜鉛）を添加した伝導タイプがＰ型又は
Ｎ型の単結晶で、そのベルデ定数ｖｅは波長λ＝０．８
５μｍ１温度２０℃の下で、Ｖｅ ＝ ０．８５ ｍｌ
ｎｌｏｅｃｍであり、従来の磁界センサに使用されたＺ
ｎ Ｓｅ （Ｖｅ ＝ ０．１５ ｍｉｎｌｏｅｃｍ）
に比して約３倍大きい。従って、従来の磁界センサと同
一感度を得ようとすれば、ファラデー回転素子６の長さ
ｌを約１７３に縮小することができる。例えば、磁界３
０００ｅに対して感度を２多程度得ようとすれば、Ｚｎ
５ｅでは長さｌが約５ＥＩ程度必要であるのに対し、Ｃ
ｄＺｎＴｅでは長さｌが５寵Ｘ （０，ｌＬ５ ／ ０
．５２ ） ＝ １．４４ ｙａで済む。また、長さｌ
が同じならば、感度については約３倍大きくすることが
出来る０ また、温度特性については、第２図のグラフ（＠界７を
一定にして温度を変化させた時のファラデー回転角θの
変化、すなわちフォトダイオード１１の出力変化を表す
グラフ）に示すように、上記従来例と同様に温度を変化
させたとき出力変化幅が±０．５％であり、従来の磁界
センサ（同様の温度変化で出力変化幅が±２チ〜±４％
）に比して非常に小さく、このため精密磁界測定時にお
いてｆｆ１１１定誤差を可及的に少なくすることができ
る。
上記磁界センサによると、ＬＥＤｌからの光は光ファイ
バー２を通ってロッドレンズ３で集光された後、偏光子
４に入射し、ここで無偏光の光（偏光方向が特定されず
、ランダムな偏光方向をもつ光）から直線偏光となり、
旋光子４を通ってファラデー回転素子６に入射する。直
線偏光は、このファラデー回転素子６を透過する間に磁
界７の影響により偏波面が角度θだげ回転され、そして
検光子８で光強度に変換され、ロッドレンズ９で集光さ
れた後、光ファイバー１０により光検出器であるフォト
ダイオード１１に導かれる。
バー２を通ってロッドレンズ３で集光された後、偏光子
４に入射し、ここで無偏光の光（偏光方向が特定されず
、ランダムな偏光方向をもつ光）から直線偏光となり、
旋光子４を通ってファラデー回転素子６に入射する。直
線偏光は、このファラデー回転素子６を透過する間に磁
界７の影響により偏波面が角度θだげ回転され、そして
検光子８で光強度に変換され、ロッドレンズ９で集光さ
れた後、光ファイバー１０により光検出器であるフォト
ダイオード１１に導かれる。
なお、偏光子４とファラデー回転素子６との間に旋光子
５を設置したのは、検光子８を偏光子４に対し光軸に関
して４５°ずらせて、回転角θに比例する光強度変化を
受けた光が検光子８から出射するようにするため、すな
わち磁界に比例した出力が得られるようにするためであ
る。ここで、旋光子５は４５°の旋光能を持つ長さに設
定されているＱ 磁界センサの構成については、上記のように偏光子４、
旋光子５、ファラデー回転素子６、検光子８を光進路に
沿って配置するタイプ以外のもの、例えば反射型タイプ
のものにも適用することが出来る。要はファラデー回転
素子を使用した磁界センサに広く適用することが出来る
。
５を設置したのは、検光子８を偏光子４に対し光軸に関
して４５°ずらせて、回転角θに比例する光強度変化を
受けた光が検光子８から出射するようにするため、すな
わち磁界に比例した出力が得られるようにするためであ
る。ここで、旋光子５は４５°の旋光能を持つ長さに設
定されているＱ 磁界センサの構成については、上記のように偏光子４、
旋光子５、ファラデー回転素子６、検光子８を光進路に
沿って配置するタイプ以外のもの、例えば反射型タイプ
のものにも適用することが出来る。要はファラデー回転
素子を使用した磁界センサに広く適用することが出来る
。
（へ）発明の効果
以上のように本発明はファラデー回転素子として、Ｃｄ
ＺｎＴｅ （カドミウム・亜鉛・テルル）を用いている
ので、小型化することが出来ると共に、温度による測定
誤差？可及的に少なくすることが出来る。
ＺｎＴｅ （カドミウム・亜鉛・テルル）を用いている
ので、小型化することが出来ると共に、温度による測定
誤差？可及的に少なくすることが出来る。
第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は本発明による磁界センサの構成概念を示す平面図
、第２図はその温度特性を示すグラフであり、また第３
図乃至第５図は従来技術を示すもので、第３図は磁界セ
ンナの構成を示す概念図、第４図は変調度を説明する説
明図、第５図は温度特性を示すグラフである。 ４・・・・偏光子、 ５・・・・旋光子、６．６０
・・・・ファラデー回転素子、８・・・・検光子。 特許出願人 住友電気工業株式会社 （外４名） 第３図 第４図 時間 −− Ｎ 〜 −０−ＮＮ −ＯＮ
１図は本発明による磁界センサの構成概念を示す平面図
、第２図はその温度特性を示すグラフであり、また第３
図乃至第５図は従来技術を示すもので、第３図は磁界セ
ンナの構成を示す概念図、第４図は変調度を説明する説
明図、第５図は温度特性を示すグラフである。 ４・・・・偏光子、 ５・・・・旋光子、６．６０
・・・・ファラデー回転素子、８・・・・検光子。 特許出願人 住友電気工業株式会社 （外４名） 第３図 第４図 時間 −− Ｎ 〜 −０−ＮＮ −ＯＮ
Claims (2)
- （１）ファラデー効果を利用して磁界を測定する磁界セ
ンサにおいて、ファラデー回転素子としてＣｄＺｎＴｅ
（カドミウム・亜鉛・テルル）を用いたことを特徴とす
る磁界センサ。 - （２）光進路に沿って配置された偏光子、旋光子、ファ
ラデー回転素子及び検光子を含む磁界センサにおいて、
前記ファラデー回転素子に、ＣｄＺｎＴｅ（カドミウム
・亜鉛・テルル）を用いたことを特徴とする磁界センサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28586187A JPH01127984A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28586187A JPH01127984A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 磁界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01127984A true JPH01127984A (ja) | 1989-05-19 |
Family
ID=17697000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28586187A Pending JPH01127984A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01127984A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5790299A (en) * | 1995-12-15 | 1998-08-04 | Optics For Research | Optical isolator employing a cadmium-zinc-tellurium composition |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP28586187A patent/JPH01127984A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5790299A (en) * | 1995-12-15 | 1998-08-04 | Optics For Research | Optical isolator employing a cadmium-zinc-tellurium composition |
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