JPS6236579A - 光応用電流・磁界測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁気光学効果特にファラデー効果を利用し
て電流や磁界の大きさを測定する光応用電流・磁界測定
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の光応用電流・磁界測定装置を示し１図に
２いて、１は光源、２は光源１からの光を伝搬する元フ
ァイバ％３は元ファイバ２から出射した光を直線偏光に
する偏光子、４は磁気光学効果例えばファラデー効果を
有する磁気光学素子。

５は被測定用の印加磁界％６は磁気光学素子４を介して
偏光子３に対向配置された検光子、Ｔは検光子６からの
出射光を入射して伝搬する元ファイバ、８は元ファイバ
Ｔからの出射光を受けて電気的な信号量に変換する光受
信機である。

第４図は第３図の偏光子３、磁気光学素子４゜検光子６
で示される構成要素の部分をわかりやすく図示し念もの
で、偏光子３と検光子６とは互いに形状が異なっている
ことを示しており１両者は共に薄膜を積層した偏光ビー
ムスプリッタで構成されている。

次に動作について説明する。

光源１から出射した光は元ファイバ２によって偏光子３
に導かれ、偏光子３によって直線偏光に変換される。こ
の直線偏光された元が第３図に示すような磁界５が印加
された磁気光学素子４内を透過すると、ファラデー効果
によｒＪ前記直線偏光の偏光面が磁界５の大きさに比例
して回転する。

この回転角をθとすると回転角θは θ＝ｖｅ−Ｌ−Ｈ となる。ここでＶｅは磁気光学素子４のグエルデ定数で
あり、この値が大きい程、回転角θは大きくなる。Ｌは
磁気光学素子４中の光路の磁界５の方向の長さでおジ、
Ｈは印加磁界５である。

磁気光学素子４から出射した元は検光子６に入射し、検
光子６によって回転角θに応、じた強度の元が抽出され
る。検光子６の偏光面は検出感度を最大とするため通常
、偏光子３の偏光面と４５の角度を為すように配置され
ている。

偏光ビームスプリッタを検光子６として用いる時には、
上述の４５の角度をなすように、第５図の符号Ｂで示し
たように特殊な形状の検光子６が使用される。検光子６
から抽出された党は元ファイバ１で光受信機８に導かれ
光受信機８によシ光電変換される。すなわち、検光子６
から出てくる光強度を電気的に測定することにより、印
加磁界５（磁界発生源が電流であればその電流）の大き
さを知ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光応用電流・磁界測定装置は以上のように構成さ
れているので、特殊な形状で高価な偏光ビームスプリッ
タが必要となるが、これを避けるため同一形状の偏光ビ
ームスプリッタを２個使うようにすると検出感度が最低
のレベルに低下する問題点かあつ九。また、測定の検出
感度を上げるには、磁気光学素子の長さを長くしなけれ
ばならず光応用電流・磁界測定装置が大型化するなどの
問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、用いる光学部品の構造を簡単化させると共
に廉価で高感度、しかも小型の光応用電流・磁界測定装
置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る充電流・磁界測定装置はファラデー効果
を利用した光応用電流・磁気測定装置において、磁気光
学素子の光透過部の一部又は全部を自然旋光性を有する
材料で構成し、同一構造の偏光子２よび検光子を使用し
、磁気光学素子に磁気光学素子の透過光を反射して屈曲
させながら被測定用磁界の方向と直角な方向に往復して
通過させる反射手段を設けたものである。

〔作用〕 この発明における磁気光学素子は、その一部又は全部が
ファラデー効果に加えて自然旋光性を有するので、偏光
子と検光子とを同一構造の偏光ビームスプリッタで製作
しても１両者の偏光面の角度がずれて検出感度が増大す
る。しかも、どの発明における反射手段は、磁気光学素
子内の透過光を反射して屈曲させなから印加磁界と直角
な方向に往復して通過させるため、磁気光学素子の印加
磁界に沿った党略成分の長さを長くシ念のと同様の効果
があり、小型で高感度とする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示し１図において、同一
符号は従来例と同溝成を示している。１は光源、２は尤
ファイバ、５は被測定用磁界、Ｔは元ファイバ、８は元
受信機である。３ｇは偏光子、３ｂは検光子であり、偏
光子３ａと検光子３ｂとは同一構造をなしている。偏光
子３ａにより直線偏光とされた元の振動面（偏光面）と
検光子３ｂにより検出された偏光の振動面（偏光面）と
が互いに直交もしくは平行となるよつに偏光子３ａおよ
び検光子３ｂは配置されている。この偏光子３ａ３よび
検光子３ｂの配置は後述の磁気光学素子９の自然旋光性
が右旋性かもしくは左旋性かで決定される。９はファラ
デー効果および自然旋光性を有する磁気光学素子であり
、磁界５に略直交した一対の略平行な且つ外部との屈折
率差により形成された全反射面９ａ、９ｂを有し、磁気
光学素子９の一端面９ｃは全反射面９ａ、９ｂと略直交
している。また、磁気光学素子９の他端は、全反射面９
ａｊ？よび同９ｂと夫々略１３５の角度をなす入射面９
ｄ２よび出射面９ｅを有している。１０は端面９ｃ上に
密着し７て設けられた多層反射、噂であり１元反射性を
有し、各層にて反射された光が干渉して強め合うように
構成されている。なお。

偏光子３ａは元ファイバ２の出力端と入射面９ｄとの間
に配置され、検光子３ｂは出射面９ｅと光ファイバＩの
入力端との間に配置され−Ｃいる。また、磁界５は磁気
光学素子９の全体を通過するように印加されている。さ
らに、磁気光学素子９の磁界５の方向の長さＬは、磁気
光学素子９に入射した直線偏光の偏光面が磁気光学素子
９を出射するとぎに自然旋光で４５回転する幅に調整さ
れている。このようにすれば１通常は検出感度を最大に
するために、自然旋光がない′場合にｉ光子３ａと検光
子３ｂとの偏光面が４ｆの角度をなすよりに配置するが
、こ■角度に自然旋元分±４５（但し。

符号は胸元方向による。）が加わるので偏光子３ａ２よ
び検光子３ｂは上述した配置にすればよく同一構造にし
て使用することが可能となる。

次に、この実施例の動作について説明する。

偏光子３ａにより直線偏光にされた元は、入射面９ｄか
ら入射し、全反射面９ａおよび同９ｂに臨界角以上の角
度をもって入射し全反射面９ａおよび同９ｂとで交互に
多重全反射されながら進行する。この進行後、この元は
、多層反射膜１ｏにより反射されて折返され、再び、全
反射面９ａおよび同９ｂとで交互に多重全反射されなが
ら磁界５と直角な方向に戻り、出射面９ｅから出射する
。

この出射し之直線偏光は、自然旋光性ｐよびファラデー
効果によりその偏光面が磁界５の強度および磁界５に沿
った光路成分の長さに応じて回転している。ファラデー
効果による回転量に応じ九強度の党が検光子３ｂによっ
て抽出され、元ファイバ７によって元受信機８に導かれ
、光電変換される。

磁気光学素子９の印加磁界５の方向の長さをＬとし、ヴ
エルデ定数をＶｅとし、印加磁界５をＨとし、光が磁気
光学素子９内を印加磁界５に沿つて（ｎ＋”）往復し念
とすると、直線偏光の偏光面のファラデー効果による回
転角θは θ＝（２ｎ＋１）・Ｌ−ｖｅ−Ｈ（但し、ｎは正数）と
なる。

光の印加磁界５に沿つ之磁気光学素子９内での光路成分
の長さは（２ｎ＋１）・Ｌとなり、光を多重反射させな
い従来の場合に比べ偏光面の回転角は（２ｎ＋１　）倍
となり、それだけ電流および磁界の測定感度が増大する
。

磁気光学素子９を透過した直線偏光は、その偏光面がフ
ァラデー効果による回転角θに自然旋光性による旋光角
４５を加えた４ｉ十〇の角度だけ回転しており、検光子
３ｂ、元ファイバ７を通って元受信機８に導かれて光電
変換され、印加磁界５（磁界発生源が電流であればその
電流）の大きさを測定することができる。

第２図はこの発明の他の一実施例を示し、図に２いて、
同符号１．２，３ａ、３ｂ、５．７〜１０゜９ａ〜９ｅ
は第１図に示した構成と同一構成を示している。この実
施例が、第１図に示した実施例と異なる点は、境界面で
ある全反射面９ａおよび同９ｂ上に密着して多層反射膜
１１および同１２を夫々設けた点である。この多層反射
膜１１および同１２は多層反射膜１０と同等の特性を有
し。

多層反射膜１０〜１２は同一の多層反射膜であってもよ
い。この実施例においては、磁気光学素子９内の元は多
層反射膜１１２よび１２により多重反射されて磁気光学
素子９内を磁界５の方向と直角な方向に往復する。この
実施例の場合においても上述の実施例と同じ原理により
同構成の偏光子３ａ２よび検光子３ｂを用いることがで
きるとともに測定感度が増す。この実施例の場合には、
境界面９ａ２よび同９ｂの臨界角の条件を考えなくとも
よいので磁気光学素子９の屈折率を考慮に入れなくとも
よく、磁気光学素子９の選択の自由度が大幅に拡がる。

なお、上記各実施例に２いて磁気光学素子全体が自然旋
光性を有するように述べたが磁気光学素子の一部が自然
旋光性を有するように構成してもよい。この場合でも、
自然旋光性によシ偏光面が４５の角度だけ回転するよう
に磁気光学素子の寸法が限定される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、光応用電流・磁界測
定装置の磁気光学素子の一部又は全部を自然旋光性を有
する材料で置換し、直線偏光の偏光面を所足角度回転す
ると共に磁気光学素子内で直線偏光を多重反射させるこ
とによりファラデー効果による回転角度を大きくとるよ
うに構成したので、偏光子、検光子として同一形状め偏
光ビームスプリッタを使用しても高感度にでき、それだ
け光学部品の構造が簡単で廉価となフ、且つ小型で高感
度のものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光応用電流・磁界測
定装置を示す構成図、第２図はこの発明の他の一実施例
による光応用電流・磁界測定装置を示す構成図、第３図
および＠４図は従来の党名用を流・磁界測定装置を示す
構成図である。 図に２いて、１は光源、２，７は元ファイバ。 ３ａは偏光子、３ｂは検光子、５は印加磁界、８は元受
信機、９は磁気光学素子、１０〜１２は多層反射膜であ
る。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 （外２名）−ｍ− ０ノつニー−÷

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ファラデー効果を有し被測定用磁界を印加された
   磁気光学素子とこの磁気光学素子に配設された偏光子お
   よび検光子とを有し、前記偏光子から前記磁気光学素子
   中を透過させて前記検光子を介して得た光を光電変換す
   ることにより電流および磁界の大きさを測定する光応用
   電流・磁界測定装置において、光が前記磁気光学素子中
   を透過するときに、この光を反射して屈曲させながら前
   記被測定用磁界の方向と直角な方向に往復して透過させ
   る反射手段を前記磁気光学素子に設け、前記磁気光学素
   子の光透過部の少なくとも一部が自然旋光性を有し、こ
   の自然旋光性による自然旋光を利用して前記偏光子と前
   記検光子とを同一構造のものとしたことを特徴とする光
   応用電流・磁界測定装置。
2. （２）前記反射手段は、前記被測定用磁界の方向に対し
   て略直角な方向の一対の略平行な前記磁気光学素子の外
   部に対する全反射面およびこの全反射面に略直角な前記
   磁気光学素子の一端面上に密着して形成された多層反射
   膜からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光応用電流・磁界測定装置。
3. （３）前記反射手段は前記被測定用磁界の方向に対して
   略直角な方向の一対の略平行な前記磁気光学素子の境界
   面上およびこの境界面に略直角な前記磁気光学素子の一
   端面上に夫々密着して形成された多層反射膜からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光応用電流
   ・磁界測定装置。
4. （４）前記磁気光学素子の自然旋光性を有する部分の光
   路の長さは直線偏光が前記光路を通過したとき前記直線
   偏光の偏光面が４５°回転するように調整されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れか１項に記載の光応用電流・磁界測定装置。