JPH0248868B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0248868B2 JPH0248868B2 JP56125184A JP12518481A JPH0248868B2 JP H0248868 B2 JPH0248868 B2 JP H0248868B2 JP 56125184 A JP56125184 A JP 56125184A JP 12518481 A JP12518481 A JP 12518481A JP H0248868 B2 JPH0248868 B2 JP H0248868B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- medium
- thickness
- optical
- magnetic
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R33/0322—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect using the Faraday or Voigt effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の利用分野
本発明は、光フアイバと光の偏波面の回転能
（フアラデー回転能）を利用した磁界測定装置に
おいて、磁界検出部が磁性ガーネツト薄膜よりな
り磁界検出感度を大きくすることを可能とする磁
界測定方法に関するものである。
（フアラデー回転能）を利用した磁界測定装置に
おいて、磁界検出部が磁性ガーネツト薄膜よりな
り磁界検出感度を大きくすることを可能とする磁
界測定方法に関するものである。
(2) 従来技術
従来、光フアイバと磁性ガーネツト薄膜を組合
せた磁界検出装置においては、その検出感度を向
上させるために、磁性ガーネツト薄膜の厚みを厚
くしていた。これは、磁性ガーネツト薄膜のフア
ラデー回転量Ｆ（ラジアン）が Ｆ＝V0Hh ……(1) V0：物質固有の比例定数 Ｈ：磁界の強さ ｈ：磁性ガーネツト薄膜の厚み と表現出来るため、膜厚ｈを大きくとれば、フア
ラデー回転角Ｆが大きくなるためである。しか
し、磁性ガーネツト薄膜は光の短波長側では、例
えば波長0.6μｍや0.8μｍでは光の透過率が悪く、
磁性ガーネツト薄膜の厚みを規制していた。光の
吸収係数をαとすると透過率はexp（−αh）とな
る。また薄膜よりの反射率をＲとする。このた
め、全出力は、比例定数をのぞくと、一般的に次
式で示される。
せた磁界検出装置においては、その検出感度を向
上させるために、磁性ガーネツト薄膜の厚みを厚
くしていた。これは、磁性ガーネツト薄膜のフア
ラデー回転量Ｆ（ラジアン）が Ｆ＝V0Hh ……(1) V0：物質固有の比例定数 Ｈ：磁界の強さ ｈ：磁性ガーネツト薄膜の厚み と表現出来るため、膜厚ｈを大きくとれば、フア
ラデー回転角Ｆが大きくなるためである。しか
し、磁性ガーネツト薄膜は光の短波長側では、例
えば波長0.6μｍや0.8μｍでは光の透過率が悪く、
磁性ガーネツト薄膜の厚みを規制していた。光の
吸収係数をαとすると透過率はexp（−αh）とな
る。また薄膜よりの反射率をＲとする。このた
め、全出力は、比例定数をのぞくと、一般的に次
式で示される。
Pput∝Ｆ・exp（−αh）（１−Ｒ）2 ……(2)
∝V0Hh・exp（−αh）（１−Ｒ）2
(2)式を膜厚ｈの関数とみるとｈ＝α-1の時出力は
最大となる。このことは通常フイギヤーオブメリ
ツトと呼ばれる。
最大となる。このことは通常フイギヤーオブメリ
ツトと呼ばれる。
さて磁性ガーネツト薄膜に印加する磁場の強さ
を大きくしていくと、(1)式に従つてフアラデー回
転量は増加するが、ある値以上では増加が完全に
止まる。この静止が生じる磁場の強さをH0とす
る。この飽和磁界H0は磁性ガーネツトの薄膜ｈ
の関数であり、第一図に磁性ガーネツトの厚み
ｈ、磁性ガーネツトの特性長ｌ、全磁化4πM0と
の関係を示す。これより次の２点が理解出来る。
を大きくしていくと、(1)式に従つてフアラデー回
転量は増加するが、ある値以上では増加が完全に
止まる。この静止が生じる磁場の強さをH0とす
る。この飽和磁界H0は磁性ガーネツトの薄膜ｈ
の関数であり、第一図に磁性ガーネツトの厚み
ｈ、磁性ガーネツトの特性長ｌ、全磁化4πM0と
の関係を示す。これより次の２点が理解出来る。
１ 磁性ガーネツトの厚みが薄い時、厚みｈが変
化するとH0の値も大幅に変動する。
化するとH0の値も大幅に変動する。
２ 磁性ガーネツトの厚みが厚くなると、厚みｈ
に対するH0の変化量は非常に小さい。
に対するH0の変化量は非常に小さい。
以上の結果を念頭において、磁性ガーネツトの
厚みｈ、飽和磁界H0、吸収係数αをもつ磁性ガ
ーネツト薄膜について、厚みをｎ倍にした時の出
力と、上記磁性ガーネツト薄膜をｎ個重ねた時の
出力を考える。
厚みｈ、飽和磁界H0、吸収係数αをもつ磁性ガ
ーネツト薄膜について、厚みをｎ倍にした時の出
力と、上記磁性ガーネツト薄膜をｎ個重ねた時の
出力を考える。
磁性ガーネツト薄膜をｎ個重ねた場合には、出
力Paは元の出力をPputとした時 Pa＝Pput・ｎ exp（−（ｎ−１）αh） ×（１−Ｒ）2n …(3) となる。ここでＲは平面の反射率である。
力Paは元の出力をPputとした時 Pa＝Pput・ｎ exp（−（ｎ−１）αh） ×（１−Ｒ）2n …(3) となる。ここでＲは平面の反射率である。
次に厚みをｎ倍にした時、第一図によつてH0
が増加するため、その増加がmH0になつたとす
る。この時には、出力Pbは Pb＝Pputｎ／ｍexp（−（ｎ−１）αh） （１−Ｒ）2 …(4) となる。
が増加するため、その増加がmH0になつたとす
る。この時には、出力Pbは Pb＝Pputｎ／ｍexp（−（ｎ−１）αh） （１−Ｒ）2 …(4) となる。
式(3)と(4)を比較すると
Pa／Pb＝ｍ（１−Ｒ）2(n-1) …(5)
となる。すなわち、一般に磁性薄膜の厚みを単に
厚くするよりも、複数枚重ねた方が有効であるこ
とを意味している。しかしながら、薄膜の反射に
よる吸失があるため(5)式でわかるように無数個重
ねると逆に出力は小さくなり、厚みを厚くした方
が有効になる。
厚くするよりも、複数枚重ねた方が有効であるこ
とを意味している。しかしながら、薄膜の反射に
よる吸失があるため(5)式でわかるように無数個重
ねると逆に出力は小さくなり、厚みを厚くした方
が有効になる。
このように従来の方法のように、薄膜の厚みを
厚くするだけでは有効な効果は得られない。
厚くするだけでは有効な効果は得られない。
(3) 発明の目的
本発明の目的は、微小磁界を検知できるように
出力効率を大きくする方法を提供することにあ
る。
出力効率を大きくする方法を提供することにあ
る。
(4) 発明の総括説明
(5)式で示したように出力を最大にならしめるに
は、ｍ（１−Ｒ）2(n-1)＞の時には、磁性ガーネツ
ト薄膜をｎ個重ねて用いればよく、ｍ（１−Ｒ）
2(n-1)＜１の時にはｎ倍の厚みになるように磁性
ガーネツトの膜厚を増加させる。いずれの場合
も、(2)式において説明したフイギヤーオブメリツ
トの近辺で使用されることが必要である。
は、ｍ（１−Ｒ）2(n-1)＞の時には、磁性ガーネツ
ト薄膜をｎ個重ねて用いればよく、ｍ（１−Ｒ）
2(n-1)＜１の時にはｎ倍の厚みになるように磁性
ガーネツトの膜厚を増加させる。いずれの場合
も、(2)式において説明したフイギヤーオブメリツ
トの近辺で使用されることが必要である。
(5) 実施例
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。
る。
第２図は本発明における磁界検出器の構成図で
ある。光源１としては出力が60mW、波長0.8μｍ
の発光ダイオードを用い、直径600μｍのプラス
チツククラツド石英光フアイバ２に入射し、検出
部Ａにレンズ３を介して平行に導びいた。磁界検
出部Ａは偏光素子４、磁性薄膜５、ウオラストン
プリズム６よりなり、偏光子４の光の振動方向
（直線偏光の向き）とウオラストンプリズム６の
主軸が45゜に相対するように設定されている。磁
性ガーネツト薄膜には（YSmLuCa）3
（FeGe）3O12よりなる厚み4μｍの磁性ガーネツト
薄膜を厚み0.35mmのガドリウム・ガリウム・ガー
ネツトGd3Ga5O12の両面に、磁化方向が上記面に
垂直になるように液相成長法によつて形成したも
のを用いた。第２図には、磁性薄膜を４枚用いた
場合を示している。ウオラストンプリズムは入射
光を２つの直線偏光波に分離するためでレンズ３
―１，３―２で再び収光した光フアイバ２―１，
２―２に入射した。それぞれの出力をPINフオト
ダイオードで検出し、電気的な演算回路で、 Ｓ＝P1−P2／P1＋P2 なる計算を行い出力をモニターした。
ある。光源１としては出力が60mW、波長0.8μｍ
の発光ダイオードを用い、直径600μｍのプラス
チツククラツド石英光フアイバ２に入射し、検出
部Ａにレンズ３を介して平行に導びいた。磁界検
出部Ａは偏光素子４、磁性薄膜５、ウオラストン
プリズム６よりなり、偏光子４の光の振動方向
（直線偏光の向き）とウオラストンプリズム６の
主軸が45゜に相対するように設定されている。磁
性ガーネツト薄膜には（YSmLuCa）3
（FeGe）3O12よりなる厚み4μｍの磁性ガーネツト
薄膜を厚み0.35mmのガドリウム・ガリウム・ガー
ネツトGd3Ga5O12の両面に、磁化方向が上記面に
垂直になるように液相成長法によつて形成したも
のを用いた。第２図には、磁性薄膜を４枚用いた
場合を示している。ウオラストンプリズムは入射
光を２つの直線偏光波に分離するためでレンズ３
―１，３―２で再び収光した光フアイバ２―１，
２―２に入射した。それぞれの出力をPINフオト
ダイオードで検出し、電気的な演算回路で、 Ｓ＝P1−P2／P1＋P2 なる計算を行い出力をモニターした。
第２図に示すように光の進行方向に磁界Ｈを印
加したときの出力を磁性薄膜５の枚数を５枚，３
枚，２枚と変えて測定した。その結果を第３図に
示す。図からわかるように、磁性薄膜の重ねる個
数を増せば出力は増大する。
加したときの出力を磁性薄膜５の枚数を５枚，３
枚，２枚と変えて測定した。その結果を第３図に
示す。図からわかるように、磁性薄膜の重ねる個
数を増せば出力は増大する。
第１図は、磁性ガーネツト薄膜における飽和磁
界H0と磁性ガーネツト薄膜の厚みｈの関係を示
す図で、ｌは特性長、4πMsは全磁化である。第
２図は、本発明の一実施例における磁界検出方法
の構成を示す説明図で、第３図は本発明の一実例
において、磁性ガーネツト薄膜の枚数を変えた時
の出力と磁界の強さの関係を示すグラフである。 １…光源、２，２―１，２―２…光フアイバ、
３，３―１，３―２…収光レンズ、４…偏光子、
５…磁性薄膜、６…ウオラストンプリズム。
界H0と磁性ガーネツト薄膜の厚みｈの関係を示
す図で、ｌは特性長、4πMsは全磁化である。第
２図は、本発明の一実施例における磁界検出方法
の構成を示す説明図で、第３図は本発明の一実例
において、磁性ガーネツト薄膜の枚数を変えた時
の出力と磁界の強さの関係を示すグラフである。 １…光源、２，２―１，２―２…光フアイバ、
３，３―１，３―２…収光レンズ、４…偏光子、
５…磁性薄膜、６…ウオラストンプリズム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源と、フアラデー回転能を有する媒質を有
してなる磁界検出部と、上記検出部からの光を計
測する測計部と上記光源と検出部および計測部を
光学的に結合する光伝送路とからなる磁界測定装
置において、上記フアラデー回転能を有する媒質
が ｍ（１−Ｒ）2(n-1)＞１ を満足する厚さの領域でｎ枚重ねて構成されてい
る光磁界測定装置（ただし、ｍは媒質の厚さをｎ
倍変化させた時の飽和磁界の変化率であり、Ｒは
媒質の反射率である）。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の光磁界測定装置
において、媒質の光伝送方向の厚みをフイギヤー
オブメリツトが最大となるように設定した光磁界
測定装置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は２項記載の光磁界
測定装置において、フアラデー回転能を有する媒
質からの光を２つの直線偏光に分離するためのプ
リズムと、上記２つの直線偏光をそれぞれ計測す
る計測部と、該計測部の出力の和と差の比を計算
する演算手段を有する光磁界測定装置。 ４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のうちいず
れかに記載の光磁界測定装置において、前記媒質
は磁性ガーネツトである光磁界測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12518481A JPS5827072A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 光磁界測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12518481A JPS5827072A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 光磁界測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5827072A JPS5827072A (ja) | 1983-02-17 |
| JPH0248868B2 true JPH0248868B2 (ja) | 1990-10-26 |
Family
ID=14903978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12518481A Granted JPS5827072A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 光磁界測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5827072A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62333A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-06 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメ−ジング装置 |
| JPH0766044B2 (ja) * | 1985-06-29 | 1995-07-19 | 株式会社東芝 | 磁界センサ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2346722C2 (de) * | 1973-09-17 | 1974-12-05 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Magnetooptischer Meßwandler für Hochspannungsströme |
-
1981
- 1981-08-12 JP JP12518481A patent/JPS5827072A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5827072A (ja) | 1983-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5682446A (en) | Polarization mode dispersion-free circulator | |
| US4492436A (en) | Polarization independent beam splitter | |
| EP0086373B1 (en) | Magneto-optical converter | |
| US4598996A (en) | Temperature detector | |
| US5739951A (en) | Polarization independent optical device | |
| Kurtzig | Faraday rotation in birefringent crystals | |
| US4497542A (en) | Apparatus for minimizing beam collimation sensitivity in optical instruments including liquid crystal cells | |
| JPH0248868B2 (ja) | ||
| JPH0812231B2 (ja) | 磁性流体の屈折率磁場依存性を利用した光干渉装置 | |
| JP3044084B2 (ja) | 磁界センサ用磁気光学素子 | |
| JPS61212773A (ja) | 光センサ | |
| JPS59107273A (ja) | 光電流・磁界センサ | |
| JP2541014B2 (ja) | 偏光プリズム | |
| JPS59166873A (ja) | 光応用電圧・電界センサ | |
| RU2759577C1 (ru) | Способ отражения лазерных пучков с сохранением поляризации и отражатель на его основе | |
| JPS59119315A (ja) | 光アイソレ−タ | |
| US3537080A (en) | Magnetic storage device with optical readout | |
| JP3491404B2 (ja) | パイルオブプレーツ型偏光素子 | |
| JP2000206218A (ja) | 多層膜磁界感応素子およびそれを用いた光学式磁界検出器 | |
| JPH04366806A (ja) | 光サーキュレータ | |
| JPH04355323A (ja) | 光ファイバセンサ | |
| JPH0720217A (ja) | 偏波面保存光ファイバ型磁界センサ | |
| JPS59218971A (ja) | 磁界測定装置 | |
| JPS63151869A (ja) | 光フアイバ式電圧，電界測定装置 | |
| JPH0387670A (ja) | 光方式の電界測定装置 |