JPH0712907A - 光磁界センサ - Google Patents
光磁界センサInfo
- Publication number
- JPH0712907A JPH0712907A JP15898093A JP15898093A JPH0712907A JP H0712907 A JPH0712907 A JP H0712907A JP 15898093 A JP15898093 A JP 15898093A JP 15898093 A JP15898093 A JP 15898093A JP H0712907 A JPH0712907 A JP H0712907A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- light
- optical fiber
- total reflection
- reflection prism
- 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
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型，軽量で製造コストも安く、且つ絶縁性
のよい落雷サージを検知する光磁界センサを提供するこ
と。 【構成】 本発明による装置は、光源１から射出された
光が光ファイバ２を通り射出した後、レンズ３，全反射
プリズム４の順に通過し、次にＲＩＧ膜５へ入射され、
当該光はＲＩＧ膜５内を磁界の強度に応じた強度変調を
受けながら通過し、更に、全反射プリズム６により変向
され、レンズ７によって光ファイバ８に集光された後、
当該光は光ファイバ８により光検出器９に導かれ光電変
換されるような構成を備えている。
のよい落雷サージを検知する光磁界センサを提供するこ
と。 【構成】 本発明による装置は、光源１から射出された
光が光ファイバ２を通り射出した後、レンズ３，全反射
プリズム４の順に通過し、次にＲＩＧ膜５へ入射され、
当該光はＲＩＧ膜５内を磁界の強度に応じた強度変調を
受けながら通過し、更に、全反射プリズム６により変向
され、レンズ７によって光ファイバ８に集光された後、
当該光は光ファイバ８により光検出器９に導かれ光電変
換されるような構成を備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類−鉄ガーネット
膜のファラデー効果を用いて磁界強度の変化を測定する
光磁界センサ、特に、落雷によるサージを監視する落雷
センサに関するものである。
膜のファラデー効果を用いて磁界強度の変化を測定する
光磁界センサ、特に、落雷によるサージを監視する落雷
センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】送電線等の電力供給路への落雷は大事故
につながる虞があるため、受電変電設備には落雷に対す
る種々の保安装置が設置されている。又、上記の保安装
置の作動状況を把握するために、落雷によるサージを監
視する落雷センサが用いられている。従来の落雷センサ
には、鉄芯にコイルを巻き付けた形のものが使用されて
いる。これは、落雷による導線の電流変化によって生じ
る導体外部の磁束変化を電磁誘導により読みとる原理で
あって、落雷の事実の有無を当該センサのＯＮ−ＯＦＦ
で判定するものであった。
につながる虞があるため、受電変電設備には落雷に対す
る種々の保安装置が設置されている。又、上記の保安装
置の作動状況を把握するために、落雷によるサージを監
視する落雷センサが用いられている。従来の落雷センサ
には、鉄芯にコイルを巻き付けた形のものが使用されて
いる。これは、落雷による導線の電流変化によって生じ
る導体外部の磁束変化を電磁誘導により読みとる原理で
あって、落雷の事実の有無を当該センサのＯＮ−ＯＦＦ
で判定するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の落雷センサは、容積が約20cm×20cm×20cm
と大型で、而も約10kgと大重量であるため、使いにく
く、又、製造工程でのコストも高いという問題があっ
た。更に、センサ自体が導体で構成されているため、絶
縁性が悪いという問題もあった。
ような従来の落雷センサは、容積が約20cm×20cm×20cm
と大型で、而も約10kgと大重量であるため、使いにく
く、又、製造工程でのコストも高いという問題があっ
た。更に、センサ自体が導体で構成されているため、絶
縁性が悪いという問題もあった。
【０００４】本発明は、上記のような従来技術の有する
問題点に鑑み、小型，軽量で製造コストも安く、且つ絶
縁性のよい落雷サージを検知する光磁界センサ（3300〜
100Vに適用）を提供することを目的とする。
問題点に鑑み、小型，軽量で製造コストも安く、且つ絶
縁性のよい落雷サージを検知する光磁界センサ（3300〜
100Vに適用）を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による光磁界センサは、入射側光ファイバ直
後のレンズから出射する光が全反射プリズム，希土類−
鉄ガーネット類，全反射プリズムの順に通過した後、受
光側光ファイバ直前のレンズによりその光ファイバへ導
かれるようにしたことを特徴としている。
に、本発明による光磁界センサは、入射側光ファイバ直
後のレンズから出射する光が全反射プリズム，希土類−
鉄ガーネット類，全反射プリズムの順に通過した後、受
光側光ファイバ直前のレンズによりその光ファイバへ導
かれるようにしたことを特徴としている。
【０００６】
【作用】従って、本発明の装置では、磁性ガーネット膜
（以下、ＲＩＧ膜と称す）が迷路状の磁区を有する垂直
磁化膜であるため、光がＲＩＧ膜を通過するとその直後
に回折現象を起こし、０次光，１次光，２次光・・・
・，ｎ次光（ｎは自然数）と次光の次数に比例して広が
っていく（但し、磁界が０の場合は奇数次光のみ現れ
る）。これは、磁区が位相格子となるためである。この
ときのｎ次光の回折角度φは、磁化方向の異なる一対の
磁区の幅をｄとすると ２・ｄ・ｓｉｎ（φ）＝ｎ・λ ・・・（１） と表され、次光の次数が大きくなる程回折角度が大きく
なることが判る。
（以下、ＲＩＧ膜と称す）が迷路状の磁区を有する垂直
磁化膜であるため、光がＲＩＧ膜を通過するとその直後
に回折現象を起こし、０次光，１次光，２次光・・・
・，ｎ次光（ｎは自然数）と次光の次数に比例して広が
っていく（但し、磁界が０の場合は奇数次光のみ現れ
る）。これは、磁区が位相格子となるためである。この
ときのｎ次光の回折角度φは、磁化方向の異なる一対の
磁区の幅をｄとすると ２・ｄ・ｓｉｎ（φ）＝ｎ・λ ・・・（１） と表され、次光の次数が大きくなる程回折角度が大きく
なることが判る。
【０００７】又、上記式（１）より０次光の回折角度は
０であることから、光はＲＩＧ膜を通過した後も直進す
ることが判る。この０次光の強度Ｉと磁界Ｈとの関係
は、ＲＩＧ膜の飽和磁界をＨｓ，ファラデー回転角をθ
とすると Ｉ＝ｃｏｓ2 （θ）＋（Ｈ2 ／Ｈｓ2 ）・ｓｉｎ2 （θ）・・・（２） となる。従って、上記式（２）からは、光がＲＩＧ膜を
通過するだけで磁界による強度変調を受けることが判
る。但し、この現象は磁界の二乗に比例した光量となる
ため、磁界の大きさを計測する用途に用いるのには問題
があるが、上記の磁界の有無を判定するような落雷セン
サには十分使用可能である。
０であることから、光はＲＩＧ膜を通過した後も直進す
ることが判る。この０次光の強度Ｉと磁界Ｈとの関係
は、ＲＩＧ膜の飽和磁界をＨｓ，ファラデー回転角をθ
とすると Ｉ＝ｃｏｓ2 （θ）＋（Ｈ2 ／Ｈｓ2 ）・ｓｉｎ2 （θ）・・・（２） となる。従って、上記式（２）からは、光がＲＩＧ膜を
通過するだけで磁界による強度変調を受けることが判
る。但し、この現象は磁界の二乗に比例した光量となる
ため、磁界の大きさを計測する用途に用いるのには問題
があるが、上記の磁界の有無を判定するような落雷セン
サには十分使用可能である。
【０００８】
【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を説明
する。図１において、１は光源、２は光ファイバ、３は
レンズ、４は全反射プリズム、５はＲＩＧ膜、６は全反
射プリズム、７はレンズ、８は光ファイバ、９は光検出
器である。本発明による光磁界センサは上記のように構
成されているから、光源１から射出された光は光ファイ
バ２を通り射出した後、レンズ３，全反射プリズム４の
順に通過し、ＲＩＧ膜５へ入射する。ここで、光はＲＩ
Ｇ膜５内を磁界の強度に応じた上記式（２）で記載され
る強度変調を受けながら通過し、全反射プリズム６によ
り変向され、レンズ７によって光ファイバ８に集光され
る。その後、当該光は光ファイバ８により光検出器９に
導かれ光電変換される。尚、検出する磁界の向きはＲＩ
Ｇ膜５を通過する光線と平行である。このように本発明
による光磁界センサの磁界検出部は、レンズ３，全反射
プリズム４，ＲＩＧ膜５，全反射プリズム６及びレンズ
７から構成されており、最大の部品でもその容積はせい
ぜい5mm ×5mm ×5mm 程であるため、小型で軽量な装置
となる。
する。図１において、１は光源、２は光ファイバ、３は
レンズ、４は全反射プリズム、５はＲＩＧ膜、６は全反
射プリズム、７はレンズ、８は光ファイバ、９は光検出
器である。本発明による光磁界センサは上記のように構
成されているから、光源１から射出された光は光ファイ
バ２を通り射出した後、レンズ３，全反射プリズム４の
順に通過し、ＲＩＧ膜５へ入射する。ここで、光はＲＩ
Ｇ膜５内を磁界の強度に応じた上記式（２）で記載され
る強度変調を受けながら通過し、全反射プリズム６によ
り変向され、レンズ７によって光ファイバ８に集光され
る。その後、当該光は光ファイバ８により光検出器９に
導かれ光電変換される。尚、検出する磁界の向きはＲＩ
Ｇ膜５を通過する光線と平行である。このように本発明
による光磁界センサの磁界検出部は、レンズ３，全反射
プリズム４，ＲＩＧ膜５，全反射プリズム６及びレンズ
７から構成されており、最大の部品でもその容積はせい
ぜい5mm ×5mm ×5mm 程であるため、小型で軽量な装置
となる。
【０００９】次に、上記に示した本発明の装置を実際に
製作する際、光源１には波長0.85μｍの発行ダイオード
を、光ファイバ２及び８にはマルチモードファイバを、
レンズ３及び７にはセルフォックレンズを、ＲＩＧ膜５
には(YbTb)5 Fe3O12を、光検出器９にはSiフォトディテ
クタを夫々用いた。尚、レンズ３，全反射プリズム４，
ＲＩＧ膜５，全反射プリズム６から構成される磁界検出
部の容積は、3cm ×2cm ×1cm であり、その重量も約10
0gであった。
製作する際、光源１には波長0.85μｍの発行ダイオード
を、光ファイバ２及び８にはマルチモードファイバを、
レンズ３及び７にはセルフォックレンズを、ＲＩＧ膜５
には(YbTb)5 Fe3O12を、光検出器９にはSiフォトディテ
クタを夫々用いた。尚、レンズ３，全反射プリズム４，
ＲＩＧ膜５，全反射プリズム６から構成される磁界検出
部の容積は、3cm ×2cm ×1cm であり、その重量も約10
0gであった。
【００１０】更に、磁界の大きさと本発明による光磁界
センサの出力光検出器の出力との関係を調べたが、この
場合、電磁石により1500 Oe の磁界を加えたときの光検
出器９の出力を測定した。尚、磁界の大きさはガウスメ
ータを用いて測定した。その測定結果は図２に示した通
りであり、この図から光検出器の出力は式（２）に示し
たように、ほぼ磁界の二乗に比例していることが確認で
きる。約1400 Oe 以上の磁界で出力が飽和状態となるの
は、ＲＩＧ膜の飽和電界が約1400 Oe であることによ
る。以上のことから、落雷の事実の有無を当該装置のＯ
Ｎ−ＯＦＦで判定することは十分可能であることが明ら
かとなった。
センサの出力光検出器の出力との関係を調べたが、この
場合、電磁石により1500 Oe の磁界を加えたときの光検
出器９の出力を測定した。尚、磁界の大きさはガウスメ
ータを用いて測定した。その測定結果は図２に示した通
りであり、この図から光検出器の出力は式（２）に示し
たように、ほぼ磁界の二乗に比例していることが確認で
きる。約1400 Oe 以上の磁界で出力が飽和状態となるの
は、ＲＩＧ膜の飽和電界が約1400 Oe であることによ
る。以上のことから、落雷の事実の有無を当該装置のＯ
Ｎ−ＯＦＦで判定することは十分可能であることが明ら
かとなった。
【００１１】又、本発明による光磁界センサを実際に落
雷センサとして用いる場合、磁界検出部は導線の近傍に
配設されるが、このときの導線をギャップ付き鉄芯で取
り囲み、当該ギャップに上記の磁界検出部を配設して磁
束密度を大きくして感度をよくすることも可能である。
雷センサとして用いる場合、磁界検出部は導線の近傍に
配設されるが、このときの導線をギャップ付き鉄芯で取
り囲み、当該ギャップに上記の磁界検出部を配設して磁
束密度を大きくして感度をよくすることも可能である。
【００１２】
【発明の効果】上述のように、本発明による光磁界セン
サは、小型，軽量で、更に光学的に磁界を検出するため
絶縁性にも優れていることから、落雷センサに好適であ
る。又、本発明の装置では、光源及び光検出器は光ファ
イバを介して磁界検出部より十分遠方へ離しておくこと
が可能であるため電磁ノイズの影響を受けにくく、電磁
ノイズの多い測定環境の悪い場所での磁界の有無を判定
するセンサにも好適である。
サは、小型，軽量で、更に光学的に磁界を検出するため
絶縁性にも優れていることから、落雷センサに好適であ
る。又、本発明の装置では、光源及び光検出器は光ファ
イバを介して磁界検出部より十分遠方へ離しておくこと
が可能であるため電磁ノイズの影響を受けにくく、電磁
ノイズの多い測定環境の悪い場所での磁界の有無を判定
するセンサにも好適である。
【図１】本発明による光磁界センサの構成図である。
【図２】本発明による光磁界センサの出力と磁界との関
係図である。
係図である。
１ 光源 ２，８ 光ファイバ ３，７ レンズ ４，６ 全反射プリズム ５ ＲＩＧ（磁性ガーネット）膜 ９ 光検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 入射側光ファイバ直後のレンズから出射
する光が全反射プリズム，希土類−鉄ガーネット類，全
反射プリズムの順に通過した後、受光側光ファイバ直前
のレンズにより該光ファイバへ導かれるようにしたこと
を特徴とする光磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15898093A JPH0712907A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 光磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15898093A JPH0712907A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 光磁界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712907A true JPH0712907A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15683588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15898093A Pending JPH0712907A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 光磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712907A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100730056B1 (ko) * | 2004-12-07 | 2007-06-20 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 리소그래피 장치, 레티클 교환 유닛 및 디바이스 제조방법 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP15898093A patent/JPH0712907A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100730056B1 (ko) * | 2004-12-07 | 2007-06-20 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 리소그래피 장치, 레티클 교환 유닛 및 디바이스 제조방법 |
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