JPH07111456B2 - 偏波面保存光ファイバ型磁界センサ - Google Patents
偏波面保存光ファイバ型磁界センサInfo
- Publication number
- JPH07111456B2 JPH07111456B2 JP4110093A JP11009392A JPH07111456B2 JP H07111456 B2 JPH07111456 B2 JP H07111456B2 JP 4110093 A JP4110093 A JP 4110093A JP 11009392 A JP11009392 A JP 11009392A JP H07111456 B2 JPH07111456 B2 JP H07111456B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarization
- optical fiber
- maintaining optical
- light
- magnetic field
- Prior art date
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、偏波面保存光ファイバ
型磁界センサに関するものである。
型磁界センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の偏波面保存光ファイバ型
磁界センサを示し、１は光源，９は偏光子，１０及び１
１は偏波面保存光ファイバ，５はファラデー素子，１２
は検光子，１３は受光素子である。
磁界センサを示し、１は光源，９は偏光子，１０及び１
１は偏波面保存光ファイバ，５はファラデー素子，１２
は検光子，１３は受光素子である。
【０００３】光源１より出た光は偏光子９により直線偏
光となり、偏波面保存光ファイバ１０に導かれる。
光となり、偏波面保存光ファイバ１０に導かれる。
【０００４】この光が、測定磁界中に置かれたファラデ
ー素子５を通過する際に、偏光面の回転を生じる。偏光
面の回転を受けた光は、偏波面保存光ファイバ１１を経
て検光子１２を通して受光素子１３に達する。
ー素子５を通過する際に、偏光面の回転を生じる。偏光
面の回転を受けた光は、偏波面保存光ファイバ１１を経
て検光子１２を通して受光素子１３に達する。
【０００５】このとき、検光子１２は偏光子９と直角に
なるように配置される。
なるように配置される。
【０００６】このような偏波面保存光ファイバ型磁界セ
ンサであれば、磁界強度に対応した出力を得ることがで
き、しかも偏波面保存光ファイバを用いているので、測
定磁界から遠く離れた位置に光源や受光素子を配置して
も測定精度の高いものであった。
ンサであれば、磁界強度に対応した出力を得ることがで
き、しかも偏波面保存光ファイバを用いているので、測
定磁界から遠く離れた位置に光源や受光素子を配置して
も測定精度の高いものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の偏
波面保存光ファイバ型磁界センサには、次のような欠点
があった。
波面保存光ファイバ型磁界センサには、次のような欠点
があった。
【０００８】すなわち、(1) 光源の出力変動があった
り、温度変化等によって光ファイバの伝送特性が変化し
たりすると、測定値に誤差が生じる。(2) ファラデー素
子の両側に２本の偏波面保存光ファイバを必要とするた
め、取扱いの上で不便である。本発明は斯かる状況に鑑
み、光源の出力変動や温度変化等による光ファイバの伝
送特性の変化に対して安定であり、１本の偏波面保存光
ファイバだけで取扱いに便利な偏波面保存光ファイバ型
磁界センサを提供することを目的とする。
り、温度変化等によって光ファイバの伝送特性が変化し
たりすると、測定値に誤差が生じる。(2) ファラデー素
子の両側に２本の偏波面保存光ファイバを必要とするた
め、取扱いの上で不便である。本発明は斯かる状況に鑑
み、光源の出力変動や温度変化等による光ファイバの伝
送特性の変化に対して安定であり、１本の偏波面保存光
ファイバだけで取扱いに便利な偏波面保存光ファイバ型
磁界センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源，偏波面
保存光ファイバ，ファラデー素子及び受光素子を用いた
偏波面保存光ファイバ型磁界センサにおいて、光源と偏
波面保存光ファイバの一方端との間に、光源からの光を
偏波面保存光ファイバの固有偏光軸に対し４５°の角度
をもつ直線偏光として入射させるための偏光装置が設け
られており、偏波面保存光ファイバの他方端と該偏波面
保存光ファイバの他方端側に設けられたファラデー素子
との間には、１／４波長板がその軸が偏波面保存光ファ
イバ３の固有偏光軸に対し４５°の角度になるように配
置されており、ファラデー素子の他方の側には反射板が
設けられ、反射板６により反射されて偏波面保存光ファ
イバ３内を戻ってきた光は、偏光装置２によって分離さ
れ、偏波面保存光ファイバ３の一方端側に設けられた受
光素子７で検出されることを特徴とするものである。
保存光ファイバ，ファラデー素子及び受光素子を用いた
偏波面保存光ファイバ型磁界センサにおいて、光源と偏
波面保存光ファイバの一方端との間に、光源からの光を
偏波面保存光ファイバの固有偏光軸に対し４５°の角度
をもつ直線偏光として入射させるための偏光装置が設け
られており、偏波面保存光ファイバの他方端と該偏波面
保存光ファイバの他方端側に設けられたファラデー素子
との間には、１／４波長板がその軸が偏波面保存光ファ
イバ３の固有偏光軸に対し４５°の角度になるように配
置されており、ファラデー素子の他方の側には反射板が
設けられ、反射板６により反射されて偏波面保存光ファ
イバ３内を戻ってきた光は、偏光装置２によって分離さ
れ、偏波面保存光ファイバ３の一方端側に設けられた受
光素子７で検出されることを特徴とするものである。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図１及び図３を参照して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００１１】図３において、１は光源，２は偏光装置，
３は偏波面保存光ファイバ，４は１／４波長板，５はフ
ァラデー素子，６は反射板である。
３は偏波面保存光ファイバ，４は１／４波長板，５はフ
ァラデー素子，６は反射板である。
【００１２】偏光装置２は、偏光子２１と光分岐器２２
と偏波分離形偏光子２３とから構成されている。
と偏波分離形偏光子２３とから構成されている。
【００１３】７' ，７''は受光素子である。
【００１４】図１は、他の実施例を示し、図３に比較し
さらに構成を簡略にしたものである。 図１において
は、偏光装置２は偏波分離形偏光子２３のみによって構
成されている。
さらに構成を簡略にしたものである。 図１において
は、偏光装置２は偏波分離形偏光子２３のみによって構
成されている。
【００１５】各図において同一の符号は共通の構成要素
を示す。
を示す。
【００１６】
【作用】図１の実施例において、光源１から出た光は、
偏波分離形偏光子２３により、偏波面保存光ファイバ３
の固有偏光軸に対し４５°の傾きをもつ直線偏光に変換
されて、偏波面保存光ファイバ３に入射される。
偏波分離形偏光子２３により、偏波面保存光ファイバ３
の固有偏光軸に対し４５°の傾きをもつ直線偏光に変換
されて、偏波面保存光ファイバ３に入射される。
【００１７】ここで、偏波面保存光ファイバ３は、公知
のように、固有偏光軸のうちＸ軸方向とＹ軸方向とで伝
播定数が異なり、入射直線偏光のＸ軸方向及びＹ軸方向
の成分は各々個別の直線偏波として偏波面保存光ファイ
バ３内を伝播する。
のように、固有偏光軸のうちＸ軸方向とＹ軸方向とで伝
播定数が異なり、入射直線偏光のＸ軸方向及びＹ軸方向
の成分は各々個別の直線偏波として偏波面保存光ファイ
バ３内を伝播する。
【００１８】この光は、さらに１／４波長板４により各
々円偏波光に変換され、ファラデー素子５を経て反射板
６によって反射される。
々円偏波光に変換され、ファラデー素子５を経て反射板
６によって反射される。
【００１９】反射されて戻った光は、入射時と逆回りの
円偏波光となり、１／４波長板４により直線偏波光に変
換されて偏波面保存光ファイバ３内を戻る。
円偏波光となり、１／４波長板４により直線偏波光に変
換されて偏波面保存光ファイバ３内を戻る。
【００２０】この光は、偏波分離形偏光子２３によって
分離され受光素子７で検出される。ここで、最初に偏波
面保存光ファイバ３に入射する入射光の電界を(1) 式の
ように表示すれば、反射板６で反射された後再び偏波面
保存光ファイバ３内を通過して出射される光は(2) 式で
表示される。
分離され受光素子７で検出される。ここで、最初に偏波
面保存光ファイバ３に入射する入射光の電界を(1) 式の
ように表示すれば、反射板６で反射された後再び偏波面
保存光ファイバ３内を通過して出射される光は(2) 式で
表示される。
【００２１】
【数１】
【００２２】
【数２】
【００２３】但し、Ａは入射光の電界の振巾であり、ｊ
βcw及びｊβccw はファラデー媒質中を伝播する円偏波
光の伝播定数であり、ｃｗは右回り、ｃｃｗは左回りを
示す。 又、ｌは偏波面保存光ファイバの長さであり、
Ｌはファラデー素子の長さである。
βcw及びｊβccw はファラデー媒質中を伝播する円偏波
光の伝播定数であり、ｃｗは右回り、ｃｃｗは左回りを
示す。 又、ｌは偏波面保存光ファイバの長さであり、
Ｌはファラデー素子の長さである。
【００２４】一方、ファラデー素子内を伝播する円偏光
の伝播定数と印加磁界の間には(3)式の関係がある。
の伝播定数と印加磁界の間には(3)式の関係がある。
【００２５】
【数３】
【００２６】ここで、Ｖｅはファラデー素子のベルデ定
数，Ｈは印加磁界である。
数，Ｈは印加磁界である。
【００２７】従って、光電変換効率をｋとすると、受光
素子７の出力Ｐは(4) 式のようになる。
素子７の出力Ｐは(4) 式のようになる。
【００２８】
【数４】
【００２９】この出力Ｐは偏波面保存光ファイバの伝送
損失αｘ，αｙおよび長さｌ以外には、偏波面保存光フ
ァイバの特性には依存せず独立である。
損失αｘ，αｙおよび長さｌ以外には、偏波面保存光フ
ァイバの特性には依存せず独立である。
【００３０】また、図３の実施例においては、偏光子２
１と光分波器２２とを用いて偏波面保存光ファイバ３に
直線偏光を入射し、図１の実施例と同様にして出射して
来た光を光分岐器２２で分岐し、偏波分離形偏光子２３
により２つの直交偏波に分離して受光素子７' ，７''に
よって検出する。受光素子７' ，７''によって検出され
る出力をそれぞれＰ1 ，Ｐ2 とすれば、(5) 式，(6) 式
のように表わされる。
１と光分波器２２とを用いて偏波面保存光ファイバ３に
直線偏光を入射し、図１の実施例と同様にして出射して
来た光を光分岐器２２で分岐し、偏波分離形偏光子２３
により２つの直交偏波に分離して受光素子７' ，７''に
よって検出する。受光素子７' ，７''によって検出され
る出力をそれぞれＰ1 ，Ｐ2 とすれば、(5) 式，(6) 式
のように表わされる。
【００３１】
【数５】
【００３２】
【数６】
【００３３】従って、これを信号処理回路（図示せず）
によって処理することにより、次の値を得ることができ
る。
によって処理することにより、次の値を得ることができ
る。
【００３４】
【数７】
【００３５】すなわち、(7) 式より明らかなように光源
や伝送路の特性変化の影響を受けない磁界計測が可能で
ある。
や伝送路の特性変化の影響を受けない磁界計測が可能で
ある。
【００３６】
【他の実施例】次に本発明の他の実施例を図４を参照し
て説明する。
て説明する。
【００３７】図４において、図３と同一の符号を付した
ものは同一の構成要素を示し、偏光装置２において光分
岐器２２と偏波分離形偏光子２３との間に１／４波長板
２４が設けられている点が図３の実施例とは異なってい
る。
ものは同一の構成要素を示し、偏光装置２において光分
岐器２２と偏波分離形偏光子２３との間に１／４波長板
２４が設けられている点が図３の実施例とは異なってい
る。
【００３８】このように１／４波長板を設けることによ
り、出力がcos からsin に変わるため、微小磁界の検出
精度が大幅に向上することになる。
り、出力がcos からsin に変わるため、微小磁界の検出
精度が大幅に向上することになる。
【００３９】従って検出対象が極めて微小な値であると
きは、図３の実施例より図４の実施例の構成が優れてい
ることになる。
きは、図３の実施例より図４の実施例の構成が優れてい
ることになる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏波面保
存光ファイバ型磁界センサであれば次のような顕著な効
果を奏する。
存光ファイバ型磁界センサであれば次のような顕著な効
果を奏する。
【００４１】(1) 温度変化等により光源や光ファイバ伝
送路の特性変化があっても影響がなく安定である。
送路の特性変化があっても影響がなく安定である。
【００４２】(2) 1/4 波長板により、ファラデー素子部
では円偏光を、偏波面保存光ファイバ部では直交偏波伝
送を利用し、１本の偏波面保存光ファイバで送受光伝送
路を共用することができ、実装が容易で取扱いに便利で
ある。
では円偏光を、偏波面保存光ファイバ部では直交偏波伝
送を利用し、１本の偏波面保存光ファイバで送受光伝送
路を共用することができ、実装が容易で取扱いに便利で
ある。
【図１】本発明の一実施例を示す説明図である。
【図２】従来の偏波面保存光ファイバ型磁界センサを示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す説明図である。
１ 光源 ２ 偏光装置 ３ 偏波面保存光ファイバ ４ １／４波長板 ５ ファラデー素子 ６ 反射板 ７，７' ，７'' 受光素子 ２１ 偏光子 ２２ 光分岐器 ２３ 偏波分離形偏光子 ２４ １／４波長板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−69573（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−161661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−19875（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−13669（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】光源１，偏波面保存光ファイバ３，ファラ
デー素子５及び受光素子７を用いた偏波面保存光ファイ
バ型磁界センサにおいて、光源１と、偏波面保存光ファ
イバ３の一方端との間に、光源１からの光を偏波面保存
光ファイバ３の固有偏光軸に対し４５°の角度をもつ直
線偏光として入射させるための偏光装置２が設けられて
おり、偏波面保存光ファイバ３の他方端と該偏波面保存
光ファイバ３の他方端側に設けられたファラデー素子５
との間には、１／４波長板４がその軸が偏波面保存光フ
ァイバ３の固有偏光軸に対し４５°の角度になるように
配置されており、ファラデー素子５の他方の側には反射
板６が設けられ、反射板６により反射されて偏波面保存
光ファイバ３内を戻ってきた光は、偏光装置２によって
分離され、偏波面保存光ファイバ３の一方端側に設けら
れた受光素子７で検出されることを特徴とする偏波面保
存光ファイバ型磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4110093A JPH07111456B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 偏波面保存光ファイバ型磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4110093A JPH07111456B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 偏波面保存光ファイバ型磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720217A JPH0720217A (ja) | 1995-01-24 |
| JPH07111456B2 true JPH07111456B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=14526855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4110093A Expired - Fee Related JPH07111456B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 偏波面保存光ファイバ型磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111456B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020161952A1 (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-13 | シチズンファインデバイス株式会社 | 磁界センサ装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3690466A4 (en) | 2017-09-29 | 2021-06-23 | Citizen Finedevice Co., Ltd. | MAGNETIC SENSOR ELEMENT AND MAGNETIC SENSOR DEVICE |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0249667B2 (ja) * | 1983-09-26 | 1990-10-30 | Fujitsu Ltd | Jikikogakusochi |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP4110093A patent/JPH07111456B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020161952A1 (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-13 | シチズンファインデバイス株式会社 | 磁界センサ装置 |
| EP3923011A4 (en) * | 2019-02-05 | 2022-11-02 | Citizen Finedevice Co., Ltd. | MAGNETIC FIELD SENSOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0720217A (ja) | 1995-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960903 |
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