JPS62140077A - 光フアイバ磁気センサ - Google Patents
光フアイバ磁気センサInfo
- Publication number
- JPS62140077A JPS62140077A JP28165185A JP28165185A JPS62140077A JP S62140077 A JPS62140077 A JP S62140077A JP 28165185 A JP28165185 A JP 28165185A JP 28165185 A JP28165185 A JP 28165185A JP S62140077 A JPS62140077 A JP S62140077A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- sensor
- optical fiber
- magnetic field
- core
- 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.)
- Pending
Links
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、磁界あるいは′電流によって形成される磁
界のうち、特に倣少な磁界を検出するための光フアイバ
型の磁気センサに関する。
界のうち、特に倣少な磁界を検出するための光フアイバ
型の磁気センサに関する。
従来より、等方性物質中を伝搬する元の１＃！波尚が磁
界によって回転するフアラデー効果を利用した光フアイ
バ磁界センサが知られている。第２図は、このような光
フアイバ磁界センサの一列を示すものである。この例の
センサは、導体Ａを流れる電流によって形成される磁界
を測定するものである。光透ＷａＸの光源２からの元は
、入力用光ファイバ３を伝搬され、導体Ａ近傍に設置さ
れたセンサ本体（の偏光子５に導びかれる。ここで光は
偏波面が一定の偏光とされ、ＹＴＧ（イツトリウム・鉄
・ガーネット）からなるセンサ部６に送られる。このセ
ンサ部６で磁界に比νりした聞彼面回転を受けた元は、
並列に設けられた二つの瑛光子７，７に送られ、偏光面
が互に直焚する二つの光に分離されたのち、ミラー８で
反射され、出力用光フアイバ９に出力される。元受信器
１０では出力用光フアイバ９を伝搬された光の強度を測
定する。調光子５と検光子７，７との玉軸のずれ角をπ
／４ ラジアン（４５°）に設定し、偏光面回転角をθ
とし、センサ部６に入力される元の強度なＰｏとし、検
光子７，７から出力される元の強度をＰｒ、Ｐｚとすれ
ば、 Ｐ１＝Ｐｏｃｏｓ２（θ−π／４） Ｐ ｚ ＝ Ｐ ｏ ＣＯ５２（θ十π／４）となる。
界によって回転するフアラデー効果を利用した光フアイ
バ磁界センサが知られている。第２図は、このような光
フアイバ磁界センサの一列を示すものである。この例の
センサは、導体Ａを流れる電流によって形成される磁界
を測定するものである。光透ＷａＸの光源２からの元は
、入力用光ファイバ３を伝搬され、導体Ａ近傍に設置さ
れたセンサ本体（の偏光子５に導びかれる。ここで光は
偏波面が一定の偏光とされ、ＹＴＧ（イツトリウム・鉄
・ガーネット）からなるセンサ部６に送られる。このセ
ンサ部６で磁界に比νりした聞彼面回転を受けた元は、
並列に設けられた二つの瑛光子７，７に送られ、偏光面
が互に直焚する二つの光に分離されたのち、ミラー８で
反射され、出力用光フアイバ９に出力される。元受信器
１０では出力用光フアイバ９を伝搬された光の強度を測
定する。調光子５と検光子７，７との玉軸のずれ角をπ
／４ ラジアン（４５°）に設定し、偏光面回転角をθ
とし、センサ部６に入力される元の強度なＰｏとし、検
光子７，７から出力される元の強度をＰｒ、Ｐｚとすれ
ば、 Ｐ１＝Ｐｏｃｏｓ２（θ−π／４） Ｐ ｚ ＝ Ｐ ｏ ＣＯ５２（θ十π／４）となる。
このＰｌ、Ｐｚを演算回路１１で、（Ｐｓ Ｐｚ
）／（Ｐｔ ＋Ｐ２ ）を求めると、この演算回路
１１の出力Ｖ （＝ＰＩ Ｐ２／Ｐ１＋Ｐ２）は、 Ｖ＝ｓｉｏ２θ中２θ（θ＜１） となり、■は回転角、すなわち磁界に比例し、磁界の強
さを求めることができる。
）／（Ｐｔ ＋Ｐ２ ）を求めると、この演算回路
１１の出力Ｖ （＝ＰＩ Ｐ２／Ｐ１＋Ｐ２）は、 Ｖ＝ｓｉｏ２θ中２θ（θ＜１） となり、■は回転角、すなわち磁界に比例し、磁界の強
さを求めることができる。
ところで、このようなセ／ｆにあっては、低磁界を測定
しようとすると、センサ部６の長さく光路長）を長くす
る必要がある。すなわち、回転角θは、次式のように、
光路長ｅに比例するためである。
しようとすると、センサ部６の長さく光路長）を長くす
る必要がある。すなわち、回転角θは、次式のように、
光路長ｅに比例するためである。
θ＝ Ｖ、、 ｌ Ｈ
但しＶはペルデ定畝、Ｈは磁界の強さである。
このため、第３図に示すような多重反射型の光ファイバ
磁界センサが提案されている。このセンサは板状のＹＩ
Ｇなどからなるセンサ部６の両面に反射Ｍ１２，１２を
設け、このセンサ部６の端部に設けられた入射プリズム
１３から偏光子５を経て全反射が生じるような入射角で
光を送り込みセンサ部６内で多重反射させて、検光子７
を経て出射プリズム１４から導出するよ５にし、光路長
を稼ぐようＫしたものである。
磁界センサが提案されている。このセンサは板状のＹＩ
Ｇなどからなるセンサ部６の両面に反射Ｍ１２，１２を
設け、このセンサ部６の端部に設けられた入射プリズム
１３から偏光子５を経て全反射が生じるような入射角で
光を送り込みセンサ部６内で多重反射させて、検光子７
を経て出射プリズム１４から導出するよ５にし、光路長
を稼ぐようＫしたものである。
しかし、このタイプのセンサでも６０〜１ｏ。
回の反射が限界であり、センサ部６の板厚から１５〜５
０ｃ＋ｎ根嵐の光路長が取れるにすぎない。また、この
センサでは、多重反射による光の減衰が着るしいと云う
不都合もある。
０ｃ＋ｎ根嵐の光路長が取れるにすぎない。また、この
センサでは、多重反射による光の減衰が着るしいと云う
不都合もある。
また、例えば１０ｅ あるいは６００ｅ の磁界を測定
するに足りる光路長は、次表のようになる。
するに足りる光路長は、次表のようになる。
以上のように、従来のセンサでは低磁界を測定すること
はその光路長の点から実質的に不可能であった。
はその光路長の点から実質的に不可能であった。
そこでこの発明にあっては、結晶性ファラデー材料から
なるコア？有するファイバをセンサ部とすることにより
、長い光路長が確保でき、低磁界の測定が行えるように
した。
なるコア？有するファイバをセンサ部とすることにより
、長い光路長が確保でき、低磁界の測定が行えるように
した。
第１図は、この発明の光ファイバＭｉ気センサの−９１
３を示すもので、図中符号２１はセンサ部である。この
センサ部２１は、ベルブ定数の大きな紹＆！フアラデー
材料からなるコアと、このコアを被榎するクラッドとか
らなるファイバから構成されている。結晶性フアラデー
材料としては、ＢＧＯ（ビスマス拳ケルマニウム・オキ
サイド）、Ｂ５０（ビスマス・シリコン・オキサイド）
、ＹＩＧ（イツトリウム・鉄ガーネット） 、ｃＴｂｏ
ｍ ｚｅ Ｙｏ＊ ａｔン３Ｉｓ Ｇｅ１イ（ＹＳｍＬ
ｕＣａ）ａ （ＦａＧｅ ）ｓ Ｑ ２やＬａ、 Ｓｍ
。
３を示すもので、図中符号２１はセンサ部である。この
センサ部２１は、ベルブ定数の大きな紹＆！フアラデー
材料からなるコアと、このコアを被榎するクラッドとか
らなるファイバから構成されている。結晶性フアラデー
材料としては、ＢＧＯ（ビスマス拳ケルマニウム・オキ
サイド）、Ｂ５０（ビスマス・シリコン・オキサイド）
、ＹＩＧ（イツトリウム・鉄ガーネット） 、ｃＴｂｏ
ｍ ｚｅ Ｙｏ＊ ａｔン３Ｉｓ Ｇｅ１イ（ＹＳｍＬ
ｕＣａ）ａ （ＦａＧｅ ）ｓ Ｑ ２やＬａ、 Ｓｍ
。
Ｃ・などのランタニド元素を含む結晶性化合物などが用
いられる。コアの侘は通常５０〜３００ｐｒｎ４ｆｆと
される。クラッドとしては、５ｉＯ２ｓ ｋｉ１２ｏ３
などのコアよりも低屈折率と７．ｌ：るものが用いられ
、その厚さは２〜６０μｍ程度とされる。このファイバ
は、上記結晶性化合物の融液からダイスを用いて引き上
げるＥＦＧ法ＪＰＣ０２レーザを用いた引上法などによ
って、まず結晶化されたコアを作り、ついでこのコア表
面にスパッタ法などを用いてクラッドとなるＳ ｉ Ｃ
）ｘ ＊ Ａ ＃２０ｓなどの薄膜を設けることにより
製造される。このようなファイバからなるセンサ部２１
の−ｂｃさく光路長）は、測定対象の磁界の強さやコア
となるフアラデー材料のベルデ定数によって異なり、圧
意の長さとされ、長尺ではコイル状あるいは反射プリズ
ムを便用した繰り返し形状、短尺では直線状などの種々
の形状に成形することができる。
いられる。コアの侘は通常５０〜３００ｐｒｎ４ｆｆと
される。クラッドとしては、５ｉＯ２ｓ ｋｉ１２ｏ３
などのコアよりも低屈折率と７．ｌ：るものが用いられ
、その厚さは２〜６０μｍ程度とされる。このファイバ
は、上記結晶性化合物の融液からダイスを用いて引き上
げるＥＦＧ法ＪＰＣ０２レーザを用いた引上法などによ
って、まず結晶化されたコアを作り、ついでこのコア表
面にスパッタ法などを用いてクラッドとなるＳ ｉ Ｃ
）ｘ ＊ Ａ ＃２０ｓなどの薄膜を設けることにより
製造される。このようなファイバからなるセンサ部２１
の−ｂｃさく光路長）は、測定対象の磁界の強さやコア
となるフアラデー材料のベルデ定数によって異なり、圧
意の長さとされ、長尺ではコイル状あるいは反射プリズ
ムを便用した繰り返し形状、短尺では直線状などの種々
の形状に成形することができる。
とのセンサ部２１０両端には、それぞれファイバ形偏光
子２２およびファイバ形倹光子２３のそれぞれの一端が
接続されている。ファイバ形ｌ光子２２およびファイバ
形検光子２３は、５１０２系フアイバのコアの表面をア
ルミニウムなどの金属Ｉｖ膜で被榎してなるものである
。偏光子２２および検光子２３のそれぞれの他端には、
来光用のセルホックレンズ２４．２４の一端が従続され
てイル。さらに、これらセルホックレンズ２４，２４の
他端には、それぞれ入力用光ファイバ２５および出力用
光フアイバ２６の一端が接続されている。
子２２およびファイバ形倹光子２３のそれぞれの一端が
接続されている。ファイバ形ｌ光子２２およびファイバ
形検光子２３は、５１０２系フアイバのコアの表面をア
ルミニウムなどの金属Ｉｖ膜で被榎してなるものである
。偏光子２２および検光子２３のそれぞれの他端には、
来光用のセルホックレンズ２４．２４の一端が従続され
てイル。さらに、これらセルホックレンズ２４，２４の
他端には、それぞれ入力用光ファイバ２５および出力用
光フアイバ２６の一端が接続されている。
入力用光ファイバ２５は、当然検光子２２に従続されて
いるセルホックレンズ２４に従続されている。また、入
力用光ファイバ２５の他端には、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの発光源２７が、
出力用−ｉ７アイバ２６の他端にはホトダイオード（Ｐ
Ｄ）やアバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）などの受
光器２８が設けられている。
いるセルホックレンズ２４に従続されている。また、入
力用光ファイバ２５の他端には、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの発光源２７が、
出力用−ｉ７アイバ２６の他端にはホトダイオード（Ｐ
Ｄ）やアバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）などの受
光器２８が設けられている。
かくして、発光源２７からの光は、入力用光ファイバ２
５を経てセルホックレンズ２４に伝エラれ、ここで光束
が絞られたうえ、ファイバ形偏光子２２に送られ、ここ
で偏光されたのち、センサ部２１に入る。センサ部２１
に伝えられた偏光は、ここに印加される磁界の強さに応
じてその偏波面が回転し、その状態でファイバ形検光子
２３に送られる。ファイバ形検光子２３では、偏波面の
回転角が光の強度に変換され、セルフォックレンズ２４
で集光されて出力用光ファイバ２６に伝えられ、受光器
２８に送られ−〔、電気的出力が得られるようになって
いる。
５を経てセルホックレンズ２４に伝エラれ、ここで光束
が絞られたうえ、ファイバ形偏光子２２に送られ、ここ
で偏光されたのち、センサ部２１に入る。センサ部２１
に伝えられた偏光は、ここに印加される磁界の強さに応
じてその偏波面が回転し、その状態でファイバ形検光子
２３に送られる。ファイバ形検光子２３では、偏波面の
回転角が光の強度に変換され、セルフォックレンズ２４
で集光されて出力用光ファイバ２６に伝えられ、受光器
２８に送られ−〔、電気的出力が得られるようになって
いる。
このような構造の光７アイバａ気センサにあっては、そ
のセンサ部２１が結晶性フアラデー材料からなるコアを
有するファイバより構成されているので、センサ部２１
の光路長を必要に応じて十分に長くすることができ、回
転角θを大きくでき、低磁界の計測が可能である。
のセンサ部２１が結晶性フアラデー材料からなるコアを
有するファイバより構成されているので、センサ部２１
の光路長を必要に応じて十分に長くすることができ、回
転角θを大きくでき、低磁界の計測が可能である。
また、偏光子および検光子をファイバ形としたので、セ
ンア本体をすべてファイバにより構成することができ、
構造も簡単で信穎註も高くなる。
ンア本体をすべてファイバにより構成することができ、
構造も簡単で信穎註も高くなる。
なお、偏光子、検光子としては、ファイバ形以外にプリ
ズム形や定偏波ファイバを巻回したものなどが使用でき
る。また、第２図に示したように２つのプリズム形演光
子を用いて、センサ部からの元を二つに分波し、それぞ
れの出力光の強度を求めて、同様の演算処理を行うこと
もできる。
ズム形や定偏波ファイバを巻回したものなどが使用でき
る。また、第２図に示したように２つのプリズム形演光
子を用いて、センサ部からの元を二つに分波し、それぞ
れの出力光の強度を求めて、同様の演算処理を行うこと
もできる。
（実施例１）
発光源に波長０．８５μｍの発光ダイオード（ＬＥＤ）
、受光器に８ｌ−ＰＩＮホトダイオード、入力用および
出力用光フアイバにコア径２００ｐｍ、クラッド径２５
０μｍのグレイディラドインデックス型シリカファイバ
を使用し、ＣＯ２レーザ法を用いた引上法により得られ
た径２００μｍのＢＧＯ結晶のコアにスパッタ法により
５１０２の厚さ２５μｍのクラッドを形成してなる長さ
２Ｉｎのファイバなセンサ部とした。センサ部は２ｍの
ファイバを反射プリズムで折り返し、長さ約１ｍとした
。
、受光器に８ｌ−ＰＩＮホトダイオード、入力用および
出力用光フアイバにコア径２００ｐｍ、クラッド径２５
０μｍのグレイディラドインデックス型シリカファイバ
を使用し、ＣＯ２レーザ法を用いた引上法により得られ
た径２００μｍのＢＧＯ結晶のコアにスパッタ法により
５１０２の厚さ２５μｍのクラッドを形成してなる長さ
２Ｉｎのファイバなセンサ部とした。センサ部は２ｍの
ファイバを反射プリズムで折り返し、長さ約１ｍとした
。
センサ部の両端にプリズム形の偏光子および検光子を接
続し、さらにセルホックレンズを介して入力用および出
力用光ファイバに接続し、センサとした。
続し、さらにセルホックレンズを介して入力用および出
力用光ファイバに接続し、センサとした。
との出猟センサは、検光子の最大検出角を４０’とした
時、０．１〜１５０ｅまでの磁界が検出可能であった。
時、０．１〜１５０ｅまでの磁界が検出可能であった。
（実施例２）
発光源に波長１．３μｍのは度安定化レーザダイオード
を、受光器に８ｌ−ＰＩＮホトダイオードを、入力用お
よび出力用ファイバに定偏波ファイバを、偏光子および
検光子に同様の定偏波ファイバを径３０關に１０回巻回
したまのを、センサ部のファイバとして、ＣＯ２レーザ
を用いた引上法によって得られた結晶ＹＩＧかうなる径
７０μｍのコアと、スパッタ法によって形成された厚さ
３μｍの８１０２のクラッドとからなる長さ１０ｃｍの
ファイバを用いて、磁気センサを４成した。この磁気セ
ンサは最大６００ｅまでの磁界が測定可能であった。
を、受光器に８ｌ−ＰＩＮホトダイオードを、入力用お
よび出力用ファイバに定偏波ファイバを、偏光子および
検光子に同様の定偏波ファイバを径３０關に１０回巻回
したまのを、センサ部のファイバとして、ＣＯ２レーザ
を用いた引上法によって得られた結晶ＹＩＧかうなる径
７０μｍのコアと、スパッタ法によって形成された厚さ
３μｍの８１０２のクラッドとからなる長さ１０ｃｍの
ファイバを用いて、磁気センサを４成した。この磁気セ
ンサは最大６００ｅまでの磁界が測定可能であった。
以上説明したように、この発明の光ファイバ磁気センサ
はそのセンサ部が結晶性フアラデー材料からなるコアを
有するファイバで構成されてなるものであるので、セン
サ部の光路長を必妥に応じて十分に長くすることができ
、低磁界の測定が可能となる。また、センサ部の形状を
コイル状、直線状など徨々に形成することができ、測定
の自由度が大きくなる。さらに、偏光子、検光子にファ
イバ形のものを用いれば、入力および出力用光ファイバ
も含めてすべての部品をファイバで構成することができ
、構造が簡単で、ａｍ注も向上するなどの利点を有する
ものとなる。
はそのセンサ部が結晶性フアラデー材料からなるコアを
有するファイバで構成されてなるものであるので、セン
サ部の光路長を必妥に応じて十分に長くすることができ
、低磁界の測定が可能となる。また、センサ部の形状を
コイル状、直線状など徨々に形成することができ、測定
の自由度が大きくなる。さらに、偏光子、検光子にファ
イバ形のものを用いれば、入力および出力用光ファイバ
も含めてすべての部品をファイバで構成することができ
、構造が簡単で、ａｍ注も向上するなどの利点を有する
ものとなる。
第１図は、この発明の光フアイバ磁気センサの一例を示
す概略構成図１．第２図および第６図はいずれも従来の
光フアイバ磁気センサの例を示す概略構成図である。 ２１・・・・・・センサ部、２２・・・・・・ファイバ
形偏光子、２３・・・・・・ファイバ形検光子、２４・
・・・・・セルホックレンズ、２５・“・・・・入力用
光フアイバ、２６・・・・・・出力用光フアイバ、２７
・・・・・・発光源、２８・・・・・・受光器０ ｍ；１１゜ 第１図
す概略構成図１．第２図および第６図はいずれも従来の
光フアイバ磁気センサの例を示す概略構成図である。 ２１・・・・・・センサ部、２２・・・・・・ファイバ
形偏光子、２３・・・・・・ファイバ形検光子、２４・
・・・・・セルホックレンズ、２５・“・・・・入力用
光フアイバ、２６・・・・・・出力用光フアイバ、２７
・・・・・・発光源、２８・・・・・・受光器０ ｍ；１１゜ 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 フアラデー効果によつて磁界の強さを偏光面回転角変化
として検出するセンサ部を有するセンサ本体と、このセ
ンサ本体に接続され、入力光および出力光を導波する光
フアイバとからなる光フアイバ磁気センサにおいて、 上記センサ部を結晶性フアラデー材料をコアとするフア
イバから構成したことを特徴とする光フアイバ磁気セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28165185A JPS62140077A (ja) | 1985-12-14 | 1985-12-14 | 光フアイバ磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28165185A JPS62140077A (ja) | 1985-12-14 | 1985-12-14 | 光フアイバ磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62140077A true JPS62140077A (ja) | 1987-06-23 |
Family
ID=17642068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28165185A Pending JPS62140077A (ja) | 1985-12-14 | 1985-12-14 | 光フアイバ磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62140077A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008164608A (ja) * | 2006-12-29 | 2008-07-17 | Honeywell Internatl Inc | 光ファイバ電流センサ及びそれを用いて電流を感知する方法 |
-
1985
- 1985-12-14 JP JP28165185A patent/JPS62140077A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008164608A (ja) * | 2006-12-29 | 2008-07-17 | Honeywell Internatl Inc | 光ファイバ電流センサ及びそれを用いて電流を感知する方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2474200C (en) | Current measuring apparatus | |
| US4584470A (en) | Single-polarization fiber optics magnetic sensor | |
| US4560932A (en) | Magneto-optical converter utilizing Faraday effect | |
| US6512357B2 (en) | Polarimetric sensor for the optical detection of a magnetic field and polarimetric sensor for the optical detection of an electric current | |
| JP2012021982A (ja) | 温度感度を低減したファイバー電流センサー | |
| US5493222A (en) | Reflection type magnetooptic sensor head with faraday rotator | |
| US5304920A (en) | Optical current transformer | |
| US5463316A (en) | Magnetooptic sensor head | |
| JP3153452B2 (ja) | 光磁界センサ | |
| US6128423A (en) | Reflection type magneto-optic sensor | |
| JPS62140077A (ja) | 光フアイバ磁気センサ | |
| US20030138224A1 (en) | Method for fabrication of an all fiber polarization retardation device | |
| JPH0740048B2 (ja) | 光フアイバ型電圧センサ | |
| JPH10227814A (ja) | ファラデー効果光ファイバを用いた電流計測装置 | |
| JPH07151555A (ja) | 光源から信号を取り出す光ファイバジャイロ | |
| CN206945809U (zh) | 一种光纤电流传感器 | |
| JPH0618567A (ja) | 光ファイバ電流センサ | |
| JPH0252827B2 (ja) | ||
| JPS60263866A (ja) | 光電界センサ | |
| JP2025141649A (ja) | 電流センサ及び測定装置 | |
| JPS6319572A (ja) | 磁気センサ | |
| JPS63151867A (ja) | 光フアイバ電磁界センサ | |
| JPH10123226A (ja) | 光磁界センサ | |
| JPH1031057A (ja) | 反射型光磁界センサヘッド | |
| JPH11352055A (ja) | 光学式液体屈折率測定装置 |