JPS6080779A - 磁界センサ - Google Patents
磁界センサInfo
- Publication number
- JPS6080779A JPS6080779A JP58189104A JP18910483A JPS6080779A JP S6080779 A JPS6080779 A JP S6080779A JP 58189104 A JP58189104 A JP 58189104A JP 18910483 A JP18910483 A JP 18910483A JP S6080779 A JPS6080779 A JP S6080779A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- field sensor
- polycrystal
- compds
- semiconductor
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
産業上の利用分野
本発明は、磁界に感応して光の偏波面が回転するファラ
デー効果を応用した磁界センサに関し、高いコストパフ
ォーマンスと量産性を併せ持つ実用的な磁界センサを提
供せんとするものである。
デー効果を応用した磁界センサに関し、高いコストパフ
ォーマンスと量産性を併せ持つ実用的な磁界センサを提
供せんとするものである。
従来例の構成とその問題点
ファラデー効果を有する磁気光学物質と１対の偏光素子
とを組み合わせた磁界センサにおいては、ベルデ定数が
太きくかつ光の吸収係数の小さい物質を磁気光学物質と
して利用するのが有利である。
とを組み合わせた磁界センサにおいては、ベルデ定数が
太きくかつ光の吸収係数の小さい物質を磁気光学物質と
して利用するのが有利である。
従来は、この条件に適合するものとして磁性ガーネット
、鉛ガラス、ファラデー回転ガラスが主に検討されてき
た。しかし、これらは個々に特有の問題点を有し、必ず
しも磁界センサに対する幅広い要求性能を全面的に具備
するものではない。磁性ガーネットについていえば、フ
ァラデー回転能は大きい反面、強磁性体であるため磁気
飽和現象を有し、ヒステリシス特性やバルクハウセン現
象に見られる再現性上の問題点が指摘される。さらにま
た、波長１μｍ以下の光に対して吸収が大きいため、受
光素子にジョンンンノイズの大きいゲルマニウムホトダ
イオードを用いる必要があり、信号対雑音比が低いこと
も大きな欠点である。加うるに、通常ファラデー回転能
の温度依存性が大きく、これを補正しない限り十分な６
４Ｉ］定精度が得られない。
、鉛ガラス、ファラデー回転ガラスが主に検討されてき
た。しかし、これらは個々に特有の問題点を有し、必ず
しも磁界センサに対する幅広い要求性能を全面的に具備
するものではない。磁性ガーネットについていえば、フ
ァラデー回転能は大きい反面、強磁性体であるため磁気
飽和現象を有し、ヒステリシス特性やバルクハウセン現
象に見られる再現性上の問題点が指摘される。さらにま
た、波長１μｍ以下の光に対して吸収が大きいため、受
光素子にジョンンンノイズの大きいゲルマニウムホトダ
イオードを用いる必要があり、信号対雑音比が低いこと
も大きな欠点である。加うるに、通常ファラデー回転能
の温度依存性が大きく、これを補正しない限り十分な６
４Ｉ］定精度が得られない。
鉛ガラスについては、ファラデー回転能が小さく、波長
０’、６３３ ｐｍでも１６×１ｏｄｅｑ１０ｅ＠Ｃ１
ｎの程度である。また７アラデ一回転カラスは、ファラ
デー回転能は波長０．６３３１ｔｍで４．５Ｘ１０ ｄ
ｅｇ １０ｅ −ｔｍと鉛ガラスに比して大きいものの
、温度依存性が非常に大きいため、磁性ガーネット同様
に温度補正をしない限り精度は低い。
０’、６３３ ｐｍでも１６×１ｏｄｅｑ１０ｅ＠Ｃ１
ｎの程度である。また７アラデ一回転カラスは、ファラ
デー回転能は波長０．６３３１ｔｍで４．５Ｘ１０ ｄ
ｅｇ １０ｅ −ｔｍと鉛ガラスに比して大きいものの
、温度依存性が非常に大きいため、磁性ガーネット同様
に温度補正をしない限り精度は低い。
発明の目的
本発明の目的は、磁界に対する感度が高く、かつ温度依
存性の小さい磁界センサを安価にかつ犬、量に提供する
ことにある。
存性の小さい磁界センサを安価にかつ犬、量に提供する
ことにある。
発明の構成
そのための構成として、本発明は、第１の偏光素子、フ
ァラデー効果を有する磁気光学物質、第のである。
ァラデー効果を有する磁気光学物質、第のである。
実施例の説明
ｎ −ｖｔ族化合物半導体と総称されるＺｎ５ｅ 、
ＺｎＴｅＣｄＳｅ、ＺｎＯ等の単結晶はバンド間遷移に
基づく大きなファラデー回転能を有することが知られて
いる。しかし、これらの単結晶を大量に得る結晶成長技
術は今日なお確立されたとはいい難く、産業的利用には
未だ入手困難な現状であり、価格も高価である。本発明
者は、ｎ−ｖｔ族化合物半導体を大量に製造できる成長
方法を検討する過程で、気相成長法による多結晶体にお
いても、単結晶に劣らない特性が得られることを見い出
しだ。例えばＺｎ５ｅの場合は、単結晶においてはファ
ラデー回転能が３．４ Ｘ １０ ｄｅｇｌｏｅ −ｃ
ｍ （λ＝Ｏ、Ｑ２ 、ａｍ ） 、その温度変化率が
２０〜１２０℃で±１％であるのに対し、多結晶体にお
いてはファラデー回転能３．ｌＸ１Ｏ−３ｄ ｅ ｇ
１０ｅ −ｃｍ （λ＝０．８２ｐｍ）および６．０Ｘ
１０ ｄｅｇｌｏｅ−ｍ（λ−０，６３μｍ）、温度に
よる変化率は２０〜１２０℃で±０．３％であシ、温度
安定性はむしろ多結晶の方が良好であった。さらにまた
Ｚｎ５ｅの多結晶体は赤外線の席料として大量の需要が
あり、製造方法も確立しておシ、コスト的にも鉛ガラス
よりはるかに安価である。
ＺｎＴｅＣｄＳｅ、ＺｎＯ等の単結晶はバンド間遷移に
基づく大きなファラデー回転能を有することが知られて
いる。しかし、これらの単結晶を大量に得る結晶成長技
術は今日なお確立されたとはいい難く、産業的利用には
未だ入手困難な現状であり、価格も高価である。本発明
者は、ｎ−ｖｔ族化合物半導体を大量に製造できる成長
方法を検討する過程で、気相成長法による多結晶体にお
いても、単結晶に劣らない特性が得られることを見い出
しだ。例えばＺｎ５ｅの場合は、単結晶においてはファ
ラデー回転能が３．４ Ｘ １０ ｄｅｇｌｏｅ −ｃ
ｍ （λ＝Ｏ、Ｑ２ 、ａｍ ） 、その温度変化率が
２０〜１２０℃で±１％であるのに対し、多結晶体にお
いてはファラデー回転能３．ｌＸ１Ｏ−３ｄ ｅ ｇ
１０ｅ −ｃｍ （λ＝０．８２ｐｍ）および６．０Ｘ
１０ ｄｅｇｌｏｅ−ｍ（λ−０，６３μｍ）、温度に
よる変化率は２０〜１２０℃で±０．３％であシ、温度
安定性はむしろ多結晶の方が良好であった。さらにまた
Ｚｎ５ｅの多結晶体は赤外線の席料として大量の需要が
あり、製造方法も確立しておシ、コスト的にも鉛ガラス
よりはるかに安価である。
第１図に、気相成長法による多結晶Ｚｎ５ｅのファ面図
である。図において、１は磁気光学物質としてのｎ−ｖ
ｉ族化合物半導体の多結晶であり、相対する両端面を光
学研磨したものである。
である。図において、１は磁気光学物質としてのｎ−ｖ
ｉ族化合物半導体の多結晶であり、相対する両端面を光
学研磨したものである。
研磨した両端面に、偏光通過方向が互いに４５°の勾き
を有する偏光素子２，３を設ける。この例の場合１、こ
の偏光素子２，３には二色性プラスチック偏光板を用い
た。その理由は第１に単結晶のＺｎ５ｅに比べると、多
結晶Ｚｎ５ｅは比較的脆さがあり、方解石や二酸化チタ
ン等を素材にした堅い偏光素子と接着すると、接着応力
や熱膨張係数の差に基づく応力によってクランクを生じ
ることがあることど、第２に前記方解石や二酸化チタン
等を素材にした偏光素子自体が高価な上に大量に入手し
難いことにある。４と５は光ファイバーであり、光ファ
イバー４から出射する光が、光ファイバー６に有効に集
光するようにレンズ６．７を用いた。８および９はセラ
ミノクチコープでアリ、光ファイバー４．６の接着を堅
固にするだめのものである。
を有する偏光素子２，３を設ける。この例の場合１、こ
の偏光素子２，３には二色性プラスチック偏光板を用い
た。その理由は第１に単結晶のＺｎ５ｅに比べると、多
結晶Ｚｎ５ｅは比較的脆さがあり、方解石や二酸化チタ
ン等を素材にした堅い偏光素子と接着すると、接着応力
や熱膨張係数の差に基づく応力によってクランクを生じ
ることがあることど、第２に前記方解石や二酸化チタン
等を素材にした偏光素子自体が高価な上に大量に入手し
難いことにある。４と５は光ファイバーであり、光ファ
イバー４から出射する光が、光ファイバー６に有効に集
光するようにレンズ６．７を用いた。８および９はセラ
ミノクチコープでアリ、光ファイバー４．６の接着を堅
固にするだめのものである。
上記構成において、ＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体多結晶
にＺｎ５ｅを用いた具体的実施例について述べる。
にＺｎ５ｅを用いた具体的実施例について述べる。
Ｚｎ５ｅは気相成長法で製作し、光透過方向の長さは５
耽のものを用いた。二色性グラスチック偏光素子にはポ
ラロイド社のＨＮ３８ （厚みＯｏａｍ）を用い、レン
ズは自己収束性ロッドレンズの％ピッチのものを用いた
。光ファイバーはコア径ＳＯＯμｍのステップインデク
ス形グラスチックファイバーを用い、発光素子は波長０
．６６μｍの可視ＬＥＤ、受光素子はＳｔ ＰＩＮ ホ
トダイオードを用いた。
耽のものを用いた。二色性グラスチック偏光素子にはポ
ラロイド社のＨＮ３８ （厚みＯｏａｍ）を用い、レン
ズは自己収束性ロッドレンズの％ピッチのものを用いた
。光ファイバーはコア径ＳＯＯμｍのステップインデク
ス形グラスチックファイバーを用い、発光素子は波長０
．６６μｍの可視ＬＥＤ、受光素子はＳｔ ＰＩＮ ホ
トダイオードを用いた。
挿入損失は一６ｄＢの偏光ロスを除くと、−６ｄＢで受
光パワーは１μ４以上が得られ、入射光量対雑音比は帯
域幅１０ＫＨｚで７２ ｄＥと十分実用になる結果を得
だ。
光パワーは１μ４以上が得られ、入射光量対雑音比は帯
域幅１０ＫＨｚで７２ ｄＥと十分実用になる結果を得
だ。
本実施例における磁界センサの最小検出感度は１エルス
テツドであり、計算による結果とよい一致をみた。また
温度特性もＺｎ５ｅ多結晶単体の測定結果と、測定誤差
内で一致した、 発明の効果 以上のような本発明の磁界センサには、次のような効果
がある。
テツドであり、計算による結果とよい一致をみた。また
温度特性もＺｎ５ｅ多結晶単体の測定結果と、測定誤差
内で一致した、 発明の効果 以上のような本発明の磁界センサには、次のような効果
がある。
（１）磁気感度が高く、かつ温度特性が良い。
（２）磁気光学物質、偏光素子２発光素子、受光素子、
光ファイバーのいずれも入手し易く、かつ安価な汎用製
品であるため、量産性にすぐれ安価に供給できる。
光ファイバーのいずれも入手し易く、かつ安価な汎用製
品であるため、量産性にすぐれ安価に供給できる。
（３）磁気光学物質が気相成長法による多結晶体であっ
ても、接着する偏光素子がプラスチック製であるため熱
的ストレス等に対し損傷し難く、信頼性が高い。
ても、接着する偏光素子がプラスチック製であるため熱
的ストレス等に対し損傷し難く、信頼性が高い。
第１図は本発明の実施例に用いた多結晶Ｚｎ５ｅのファ
ラデー回転能の波長特性図、第２図は本発明の磁界セン
サの断面図である。 １・・・・磁気光学物質（ＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体
の多結晶）、２，３・・・偏光素子、４，５・・・光フ
ァイバー、６，７・・ レンズ、８，９・・・・・・セ
ラミックチー−一フ。 第１図 う皮表（ｋ寓） 、２ ｙ
ラデー回転能の波長特性図、第２図は本発明の磁界セン
サの断面図である。 １・・・・磁気光学物質（ＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体
の多結晶）、２，３・・・偏光素子、４，５・・・光フ
ァイバー、６，７・・ レンズ、８，９・・・・・・セ
ラミックチー−一フ。 第１図 う皮表（ｋ寓） 、２ ｙ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）第１の偏光素子、ファラデー効果を有する磁気光
学物質、第２の偏光素子を順次光学的に結合し、前記磁
気光学物質としてｎ−ｖｔ族化合物半導体の多結晶を用
いた磁界センサ。 （２ン 第１および第２の偏光素子として二色性プラス
チック偏光板を用いた特許請求の範囲第（１）項記載の
磁界センサ〇 （３）ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体の多結晶として気相成
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58189104A JPS6080779A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58189104A JPS6080779A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 磁界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080779A true JPS6080779A (ja) | 1985-05-08 |
Family
ID=16235424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58189104A Pending JPS6080779A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6080779A (ja) |
Cited By (22)
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|---|---|---|---|---|
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-
1983
- 1983-10-07 JP JP58189104A patent/JPS6080779A/ja active Pending
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