JPH0980135A - Optical magnetic field sensor - Google Patents
Optical magnetic field sensorInfo
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- JPH0980135A JPH0980135A JP7231342A JP23134295A JPH0980135A JP H0980135 A JPH0980135 A JP H0980135A JP 7231342 A JP7231342 A JP 7231342A JP 23134295 A JP23134295 A JP 23134295A JP H0980135 A JPH0980135 A JP H0980135A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気光学素子のフ
ァラデー効果を用いて磁界強度を測定する光磁界センサ
に関する。本発明は、特に、電力を供給する送電線、配
電線、受変電設備(以下、「キュービクル」という)、
GIS (GAS INSULATED SWITCH GEAR)などの電線の周囲
に発生する磁界の強度を測定することによって、電流の
大きさを検知する光磁界センサ、並びに、一般的な静磁
界、交流磁界などを測定する光磁界センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical magnetic field sensor for measuring magnetic field strength by using the Faraday effect of a magneto-optical element. The present invention particularly relates to a transmission line for supplying electric power, a distribution line, a substation facility (hereinafter, referred to as “cubicle”)
An optical magnetic field sensor that detects the magnitude of the current by measuring the strength of the magnetic field generated around the electric wire such as GIS (GAS INSULATED SWITCH GEAR), and a light that measures a general static magnetic field, AC magnetic field, etc. Magnetic field sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】発電所から消費者までの電力輸送経路で
ある送電線、配電線に流れる電流の大きさを測定し、異
常を発見する電流センサ、あるいは、キュービクル、G
IS内で使用される電流センサとしては、従来、トラン
ス型のものが用いられてきた。しかし、このトランス型
電流センサは、大型、大重量、低絶縁性などの種々の問
題点がある。このため、近年では、トランス型電流セン
サに代えて、高耐圧、高絶縁性、非接触、小型軽量、高
圧側に電源や電気回路が不要であるなどの利点を有する
光磁界センサが用いられるようになっている。光磁界セ
ンサとは、導体に流れる電流によって、その導体(例え
ば、送電線)の周囲に発生する磁界を磁気光学材料の有
するファラデー効果を利用して測定し、その磁界の値か
ら電流値を求めるものである。2. Description of the Related Art A current sensor for detecting an abnormality by measuring the magnitude of a current flowing through a power transmission line or a distribution line, which is a power transportation route from a power plant to a consumer, or a cubicle, G
As a current sensor used in the IS, a transformer type sensor has been conventionally used. However, this transformer type current sensor has various problems such as large size, large weight, and low insulation. For this reason, in recent years, instead of the transformer-type current sensor, an optical magnetic field sensor having advantages such as high withstand voltage, high insulation, non-contact, small size and light weight, and no need for a power source or electric circuit on the high voltage side is used. It has become. The optical magnetic field sensor measures a magnetic field generated around a conductor (for example, a transmission line) by a current flowing through the conductor by using the Faraday effect of a magneto-optical material, and obtains a current value from the value of the magnetic field. It is a thing.
【0003】従来の電流測定用の光磁界センサの基本構
成を図4に示す。光源1から出射した光は光ファイバー
2を通り、第一レンズ3において平行光に変換された
後、第一の偏光ビームスプリッター(以下、「PBS」
という)4に入射する。PBS4において、光はS偏光
成分とP偏光成分の各直線偏光に分離される。S偏光成
分のみが光路を90度曲げられ、半波長板5に入射す
る。この半波長板5は、PBS4において形成されたS
偏光成分の偏光面を45度回転させ、本光磁界センサの
感度を最大にするために使用されるものである。光は、
半波長板5を通過した後、磁気光学素子6を通過する。
光は磁気光学素子6を通過するときに、被測定磁界の強
度に応じて旋光し、第二のPBS7に入射する。PBS
7において、光は被測定磁界の強度に応じた光強度とな
り、かつ、再び光路を90度曲げられ、第二レンズ8に
よって、光ファイバー9に集光される。この後、光は、
光ファイバー9によって検出器10に導かれ、光電変換
される。FIG. 4 shows the basic structure of a conventional optical magnetic field sensor for measuring current. The light emitted from the light source 1 passes through the optical fiber 2, is converted into parallel light by the first lens 3, and then is converted into parallel light by the first polarization beam splitter (hereinafter, “PBS”).
Incident) 4. In the PBS 4, light is split into linearly polarized light of S polarization component and P polarization component. Only the S-polarized component has its optical path bent 90 degrees and enters the half-wave plate 5. This half-wave plate 5 is an S plate formed in PBS 4.
It is used to rotate the polarization plane of the polarization component by 45 degrees to maximize the sensitivity of the optical magnetic field sensor. Light is
After passing through the half-wave plate 5, it passes through the magneto-optical element 6.
When the light passes through the magneto-optical element 6, the light is rotated according to the strength of the magnetic field to be measured and is incident on the second PBS 7. PBS
In 7, the light has a light intensity corresponding to the intensity of the magnetic field to be measured, the optical path is bent again by 90 degrees, and the light is focused on the optical fiber 9 by the second lens 8. After this, the light
It is guided to the detector 10 by the optical fiber 9 and photoelectrically converted.
【0004】光源1としては、一般的には、発光ダイオ
ードが用いられる。光源1には、発光強度が大きく、指
向性が強いレーザーダイオードを用いることもできる
が、レーザーダイオードを用いると、レーザーダイオー
ドから出射する光は、ほぼ直線偏光であり、光ファイバ
ー2を通過するときに、光ファイバー2に応力変化が発
生すると、偏光面が不安定になり、PBS4を通過した
光の強度が変動するという問題が生じる。このため、光
源1としては、無偏光の光を出射する発光ダイオードが
適している。A light emitting diode is generally used as the light source 1. A laser diode having a high light emission intensity and a strong directivity can be used as the light source 1, but when a laser diode is used, the light emitted from the laser diode is substantially linearly polarized light, and when passing through the optical fiber 2, When a stress change occurs in the optical fiber 2, the plane of polarization becomes unstable and the intensity of the light passing through the PBS 4 fluctuates. Therefore, as the light source 1, a light emitting diode that emits unpolarized light is suitable.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】送電線や配電線の電流
計測、GISやキュービクル内の計器用変流器に用いら
れる光磁界センサは高感度であることが要求される。光
磁界センサの構成要素である磁気光学素子6の材料とし
ては、鉛ガラス、ZnSe、BGO、BSOなどの反磁
性材料、あるいは、常磁性材料があるが、これらからつ
くられる磁気光学素子の感度は全般的に低い。このた
め、磁気感度が高く、量産性が高い磁性ガーネット又は
一層高感度なBi置換磁性ガーネットを磁気光学素子6
の材料として用いることが検討されている。The optical magnetic field sensor used for current measurement of transmission lines and distribution lines, current transformers for measuring instruments in GIS and cubicles is required to have high sensitivity. Materials of the magneto-optical element 6 which is a component of the optical magnetic field sensor include lead glass, diamagnetic materials such as ZnSe, BGO, and BSO, or paramagnetic materials. Overall low. For this reason, a magnetic garnet having high magnetic sensitivity and high mass productivity or a more highly sensitive Bi-substituted magnetic garnet is used as the magneto-optical element 6.
It is considered to be used as a material for.
【0006】一般に、光磁界センサの挿入損失はできる
だけ小さくし、光検出器で光電変換する際のS/N比を
高めることが必要である。しかし、入出射ファイバー間
に位置するレンズ、PBS、半波長板及び磁気光学素子
の各光学素子においてフレネル反射損失が生じるため、
光磁界センサの挿入損失の低減には限界があった。Generally, it is necessary to minimize the insertion loss of the optical magnetic field sensor and increase the S / N ratio at the time of photoelectric conversion by the photodetector. However, Fresnel reflection loss occurs in each of the optical elements such as the lens, the PBS, the half-wave plate, and the magneto-optical element located between the input and output fibers,
There is a limit to the reduction of the insertion loss of the optical magnetic field sensor.
【0007】また、光ファイバー、レンズ及びPBSの
各光学素子間における光軸合わせは低挿入損失を実現す
るためには不可欠な作業ではあるが、素子の数が多くな
るほど光軸を合わせるには手間がかかり、生産性の向上
を妨げる一因になっている。Although optical axis alignment between the optical elements such as the optical fiber, the lens and the PBS is an indispensable task for realizing low insertion loss, the more the number of elements, the more time and effort it takes to align the optical axes. Therefore, it is one of the factors that hinder the improvement of productivity.
【0008】本発明は、このような従来の光磁界センサ
における問題点に鑑みてなされたものであり、低損失で
あり、かつ、生産性の高い光磁界センサを提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above problems in the conventional optical magnetic field sensor, and an object of the present invention is to provide an optical magnetic field sensor with low loss and high productivity.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】各光学素子において生じ
るフレネル反射損失による挿入損失を低減させ、かつ、
各光学素子間における光軸合わせの手間を少なくするこ
とは、光学素子の数を減らすことによって達成すること
ができる。本発明はこの点に着目し、図4に示した従来
の光磁界センサにおける第一のレンズ3及びPBS4並
びに第二のレンズ8及びPBS7の各々を一つの光学素
子に置き換えることにより、光学素子の数の低減を図っ
ている。[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] Insertion loss due to Fresnel reflection loss occurring in each optical element is reduced, and
Reducing the effort of optical axis alignment between the optical elements can be achieved by reducing the number of optical elements. Focusing on this point, the present invention replaces each of the first lens 3 and the PBS 4 and the second lens 8 and the PBS 7 in the conventional optical magnetic field sensor shown in FIG. We are trying to reduce the number.
【0010】すなわち、本発明に係る光磁界センサは、
光源から発せられた光が、第一のレンズ、入射界面及び
出射界面を有する透光体に設けられた第一の偏光分離
膜、半波長板、磁気光学素子、入射界面及び出射界面を
有する透光体に設けられた第二の偏光分離膜及び第二の
レンズを経て出力される光磁界センサにおいて、前記第
一のレンズ及び前記透光体に設けられた前記第一の偏光
分離膜並びに前記第二のレンズ及び前記透光体に設けら
れた前記第二の偏光分離膜に代えて各々半球レンズが配
置されており、該半球レンズは、球面と、該球面の曲率
中心を含む平面とから外周面が形成されており、前記平
面には偏光分離膜が設けられており、前記半球レンズ
は、前記光が前記球面から入射するように配置されてい
ることを特徴とする。That is, the optical magnetic field sensor according to the present invention is
The light emitted from the light source has a first lens, a first polarization separation film provided on a light-transmitting body having an incident interface and an outgoing interface, a half-wave plate, a magneto-optical element, a transparent interface having an incident interface and an outgoing interface. In a magneto-optical sensor that outputs via a second polarization separation film and a second lens provided on the optical body, the first polarization separation film and the first polarization separation film provided on the first lens and the light transmitting body, and A hemispherical lens is arranged instead of the second lens and the second polarization separation film provided on the translucent body, and the hemispherical lens is composed of a spherical surface and a plane including a center of curvature of the spherical surface. An outer peripheral surface is formed, a polarization separation film is provided on the plane, and the hemispherical lens is arranged so that the light enters from the spherical surface.
【0011】本発明に係る光磁界センサにおいて用いら
れる半球レンズは、球レンズを半割にした形状を有して
おり、その外周面は、球面と、該球面の曲率中心を含む
平面とからなっている。この半球レンズの平面には、無
偏光で単一波長の光が45度の角度で入射した際に、偏
光子として機能するような誘電体多層膜からなる偏光分
離膜が設けられている。これにより、半球レンズにレン
ズ(図4のレンズ3又は8)とPBS(図4のPBS4
又は7)の二つの機能を持たせることができ、結果的
に、光磁界センサを構成する光学素子の数を低減させる
ことができる。The hemispherical lens used in the optical magnetic field sensor according to the present invention has a shape obtained by dividing the spherical lens in half, and its outer peripheral surface is composed of a spherical surface and a plane including the center of curvature of the spherical surface. ing. On the plane of this hemispherical lens, there is provided a polarization separation film made of a dielectric multilayer film that functions as a polarizer when unpolarized light having a single wavelength enters at an angle of 45 degrees. As a result, a hemispherical lens (lens 3 or 8 in FIG. 4) and a PBS (PBS 4 in FIG. 4) are formed.
Alternatively, the two functions of 7) can be provided, and as a result, the number of optical elements forming the optical magnetic field sensor can be reduced.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1に本発明に係る光磁界センサ
の一実施形態を示す。本実施形態に係る光磁界センサに
おいては、図4に示した従来の光磁界センサにおけるレ
ンズ3及びPBS4並びにレンズ8及びPBS7に代え
て、各々半球レンズ11,12が配置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of an optical magnetic field sensor according to the present invention. In the optical magnetic field sensor according to the present embodiment, hemispherical lenses 11 and 12 are arranged instead of the lens 3 and the PBS 4 and the lenses 8 and PBS 7 in the conventional optical magnetic field sensor shown in FIG.
【0013】半球レンズ11,12は、球面11a,1
2aと、該球面の曲率中心を含む平面11b,12bと
から外周面が形成されており、平面11b,12bに
は、誘電体多層膜からなる偏光分離膜13,14が各々
コーティングされている。半球レンズ11,12は、光
が球面11a,12aから入射した後、偏光分離膜1
3,14に達するように配置されている。なお、偏光分
離膜13,14は図4に示した光磁界センサのPBS
4,7に用いられている偏光分離膜と同一のものであ
る。The hemispherical lenses 11, 12 are spherical surfaces 11a, 1
An outer peripheral surface is formed of 2a and planes 11b and 12b including the center of curvature of the spherical surface, and the planes 11b and 12b are coated with polarization separation films 13 and 14 each made of a dielectric multilayer film. The hemispherical lenses 11 and 12 receive the light from the spherical surfaces 11a and 12a, and then the polarized light separating film 1
It is arranged to reach 3,14. The polarization separation films 13 and 14 are PBS of the optical magnetic field sensor shown in FIG.
It is the same as the polarization separation film used in Nos. 4 and 7.
【0014】発光ダイオードからなる光源1から発せら
れた光は光ファイバー2により集光され、光ファイバー
2からは広がり角10度以下で出射される。この出射光
は、半球レンズ11の球面11aの中心11cを通り、
かつ、平面11bに45度の入射角で入射するように半
球レンズ11に入射する。半球レンズ11に入射し、平
面11bに達した入射光におけるP偏光成分は全く反射
することなく偏光分離膜13を透過するが、S偏光成分
は偏光分離膜13を構成する誘電体多層膜の各誘電体膜
の境界面で部分的に反射し、最終的には、98%以上の
反射率で反射する。Light emitted from a light source 1 composed of a light emitting diode is condensed by an optical fiber 2 and emitted from the optical fiber 2 at a spread angle of 10 degrees or less. This emitted light passes through the center 11c of the spherical surface 11a of the hemispherical lens 11,
Further, the light is incident on the hemispherical lens 11 so as to be incident on the plane 11b at an incident angle of 45 degrees. The P-polarized light component of the incident light that has entered the hemispherical lens 11 and has reached the flat surface 11b is transmitted through the polarization separation film 13 without being reflected at all, but the S-polarized light component is included in each of the dielectric multilayer films constituting the polarization separation film 13. It partially reflects on the boundary surface of the dielectric film, and finally reflects with a reflectance of 98% or more.
【0015】反射したS偏光成分は平行光となり、半球
レンズ11から出射される。その出射方向は入射方向に
対して90度の方向である。その後、平行光は半波長板
5及び磁気光学素子6を通過することによって、被測定
磁界の磁界強度に応じて偏光面が回転し、さらに、偏光
分離膜14を備えた半球レンズ12を通過することによ
り、磁界強度に応じた光強度に変わる。この後、光は光
ファイバー9により集光され、検出器10に導かれ、光
電変換される。以上のような構成を有する本実施形態に
係る光磁界センサは、以下に述べるように、図4に示し
た従来の光磁界センサと比較して、フレネル反射損失が
低減されている。The reflected S-polarized component becomes parallel light and is emitted from the hemispherical lens 11. The emitting direction is 90 degrees with respect to the incident direction. After that, the parallel light passes through the half-wave plate 5 and the magneto-optical element 6 to rotate the plane of polarization according to the magnetic field strength of the magnetic field to be measured, and further passes through the hemispherical lens 12 provided with the polarization separation film 14. As a result, the light intensity changes according to the magnetic field intensity. Thereafter, the light is collected by the optical fiber 9, guided to the detector 10, and photoelectrically converted. The optical magnetic field sensor having the above-described configuration according to the present embodiment has a reduced Fresnel reflection loss as compared with the conventional optical magnetic field sensor shown in FIG. 4, as described below.
【0016】フレネル反射損失は光が屈折率が変化する
界面を通過する際に生じる。本実施形態に係る光磁界セ
ンサにおいては、半球レンズ11,12が図4に示した
光磁界センサにおけるレンズ3,8とPBS4,7とを
兼ねているため、図4に示した従来の光磁界センサと比
較して、フレネル反射損失を生じさせる界面が4個少な
い。すなわち、半球レンズ11,12の入出射界面は図
4に示した光磁界センサのレンズ3,8の入出射界面に
相当するので、本実施形態に係る光磁界センサにおいて
は、図4の光磁界センサにおけるPBS4,7の4個の
入出射界面が省略されていることになる。この入出射界
面の個数の低減により、フレネル反射損失も減少してい
る。Fresnel reflection loss occurs when light passes through an interface where the refractive index changes. In the optical magnetic field sensor according to the present embodiment, since the hemispherical lenses 11 and 12 also serve as the lenses 3 and 8 and the PBSs 4 and 7 in the optical magnetic field sensor shown in FIG. 4, the conventional optical magnetic field shown in FIG. There are four fewer interfaces that cause Fresnel reflection loss compared to the sensor. That is, since the input / output interfaces of the hemispherical lenses 11 and 12 correspond to the input / output interfaces of the lenses 3 and 8 of the optical magnetic field sensor shown in FIG. 4, the optical magnetic field sensor shown in FIG. This means that the four input / output interfaces of PBS 4 and 7 in the sensor are omitted. Fresnel reflection loss is also reduced due to the reduction in the number of input / output interfaces.
【0017】半球レンズ11,12、レンズ3,8(図
4参照)、PBS4,7(図4参照)が全て屈折率1.
5の代表的な光学ガラスからなるものと仮定すると、本
実施形態に係る光磁界センサを用いることにより、挿入
損失は約0.7dB少なくなる。The hemispherical lenses 11 and 12, the lenses 3 and 8 (see FIG. 4), and the PBSs 4 and 7 (see FIG. 4) all have a refractive index of 1.
Assuming that it is made of the representative optical glass of No. 5, the insertion loss is reduced by about 0.7 dB by using the optical magnetic field sensor according to this embodiment.
【0018】また、本実施形態に係る光磁界センサにお
いては、半球レンズ11,12がレンズ3,8及びPB
S4,7の機能を備えているため、PBSを別個に設け
る必要がなく、二つの半球レンズ11,12の間の距離
を従来よりも短くすることができる。レンズ3,8は拡
散光を平行光に、あるいは、平行光を集束光に変換する
ために用いられるが、拡散光を完全な平行光に変換する
ことは不可能である。このため、レンズ間の距離を短く
することができれば、不完全な平行光による結合損失を
低減することができる。Further, in the optical magnetic field sensor according to this embodiment, the hemispherical lenses 11, 12 are the lenses 3, 8 and PB.
Since the functions of S4 and S7 are provided, it is not necessary to separately provide the PBS, and the distance between the two hemispherical lenses 11 and 12 can be made shorter than before. The lenses 3 and 8 are used to convert diffused light into parallel light, or convert parallel light into focused light, but it is impossible to convert diffused light into completely parallel light. Therefore, if the distance between the lenses can be shortened, the coupling loss due to incomplete parallel light can be reduced.
【0019】さらに、従来の光磁界センサは、2個の光
ファイバー2,9の間にレンズ3,8、PBS4,7、
半波長板5及び磁気光学素子6の6個の光学部品を有し
ており、光軸調整にはかなりの時間を必要としていた。
これに対して、本実施形態に係る光磁界センサにおいて
は、PBSを配置する必要がないので、2個の光ファイ
バー2,9の間の光学部品の数は4個となり、光軸調整
に要する時間もその分短縮することができる。Further, the conventional optical magnetic field sensor has lenses 3, 8 and PBSs 4, 7, between two optical fibers 2, 9.
It had six optical components, the half-wave plate 5 and the magneto-optical element 6, and required a considerable amount of time to adjust the optical axis.
On the other hand, in the optical magnetic field sensor according to the present embodiment, since it is not necessary to dispose the PBS, the number of optical components between the two optical fibers 2 and 9 is 4, and the time required for adjusting the optical axis is reduced. Can be shortened accordingly.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本実施形態に係る光磁界センサと従来
の光磁界センサとの比較実験について説明する。まず、
本実施形態に係る光磁界センサは以下のようにして作製
した。光ファイバー2,9にはコア径200μmの多成
分ガラス光ファイバーを、半球レンズ11,12には直
径2mm、材質BK7のものを使用した。半球レンズ1
1,12の平面11a,12aには、入射角45度で光
が入射した場合にP偏光成分は通過するが、S偏光成分
は反射するような誘電体多層膜からなる偏光分離膜1
3,14を蒸着した。また、半波長板5には厚さ1.0
mmの光学人工水晶を、磁気光学素子6にはBi置換磁
性ガーネット膜を使用した。EXAMPLE A comparative experiment between the optical magnetic field sensor according to the present embodiment and a conventional optical magnetic field sensor will be described below. First,
The optical magnetic field sensor according to this embodiment was manufactured as follows. A multi-component glass optical fiber having a core diameter of 200 μm was used as the optical fibers 2 and 9, and a hemispherical lens 11 and 12 having a diameter of 2 mm and a material of BK7 was used. Hemispherical lens 1
The polarization separation film 1 made of a dielectric multilayer film that allows the P-polarized component to pass therethrough but reflects the S-polarized component when light is incident on the planes 11a and 12a of 1 and 12 at an incident angle of 45 degrees.
3,14 were vapor-deposited. The thickness of the half-wave plate 5 is 1.0
mm optical synthetic quartz, and the magneto-optical element 6 was a Bi-substituted magnetic garnet film.
【0021】光磁界センサの組立は、半球レンズ11,
12の間隔が5.0mmになるように、光ファイバー
2,9、半球レンズ11,12、半波長板5及び磁気光
学素子6をホルダーに接着することにより行った。光フ
ァイバー2,9、半球レンズ11,12、半波長板5及
び磁気光学素子6のホルダーへの接着及び光軸調整に要
した時間は光磁界センサ1個当たり32分であった。The optical magnetic field sensor is assembled by using the hemispherical lens 11,
The optical fibers 2 and 9, the hemispherical lenses 11 and 12, the half-wave plate 5 and the magneto-optical element 6 were adhered to a holder so that the interval of 12 was 5.0 mm. The time required for adhering the optical fibers 2 and 9, the hemispherical lenses 11 and 12, the half-wave plate 5 and the magneto-optical element 6 to the holder and adjusting the optical axis was 32 minutes per optical magnetic field sensor.
【0022】このように製作した本実施形態に係る光磁
界センサの挿入損失は9.9dBであった。なお、ここ
で挿入損失とは、検出器10により計測された光強度
と、光ファイバー2を検出器10に直結した際に検出器
10により計測された光強度の差である。The insertion loss of the optical magnetic field sensor according to this embodiment manufactured in this manner was 9.9 dB. Here, the insertion loss is the difference between the light intensity measured by the detector 10 and the light intensity measured by the detector 10 when the optical fiber 2 is directly connected to the detector 10.
【0023】また、50Hzの交流磁界700〔Oe〕
を定格実効磁界として35〔Oe〕まで変化させたとき
の比誤差及び位相角の測定を本実施形態に係る光磁界セ
ンサに対して行ったところ、それぞれ図2及び図3に示
すように、35〜700〔Oe〕の実効磁界範囲におい
て非常に小さく、ほぼゼロであった。An alternating magnetic field of 50 Hz 700 [Oe]
When the ratio error and the phase angle when the value is changed to 35 [Oe] as the rated effective magnetic field are measured with respect to the optical magnetic field sensor according to the present embodiment, as shown in FIGS. In the effective magnetic field range of up to 700 [Oe], it was very small and almost zero.
【0024】ここで、比誤差Rは、(定格実効磁界印加
時の光検出器からの出力)/(定格実効磁界)=K0、
(測定実効磁界印加時の光検出器からの出力)/(測定
実効磁界)=Kとすると、次式で表される。 R=(K0/K−1)×100 すなわち、光検出器の出力と被測定磁界の大きさとは本
来直線関係にあるはずであるが、種々の要因により、光
検出器の出力がこの直線関係からずれることがある。こ
のずれ率が比誤差である。また、位相角とは、被測定磁
界の位相と光検出器の出力位相との間の位相差を指す。Here, the ratio error R is (output from photodetector when rated effective magnetic field is applied) / (rated effective magnetic field) = K0,
When (output from the photodetector when a measurement effective magnetic field is applied) / (measurement effective magnetic field) = K, it is expressed by the following equation. R = (K0 / K-1) × 100 That is, the output of the photodetector and the magnitude of the magnetic field to be measured should have a linear relationship, but due to various factors, the output of the photodetector has a linear relationship. It may deviate. This deviation rate is the ratio error. Further, the phase angle refers to a phase difference between the phase of the magnetic field to be measured and the output phase of the photodetector.
【0025】一方、従来の光磁界センサは以下のように
して作製した。光ファイバー2,9、半波長板5及び磁
気光学素子6には上記の実施形態と同様のものを使用し
た。また、レンズ3,8には材質BK7、直径2mmの
球レンズを、PBS4,7には材質BK7、2mm角の
ものを使用した。On the other hand, the conventional optical magnetic field sensor was manufactured as follows. As the optical fibers 2 and 9, the half-wave plate 5 and the magneto-optical element 6, the same ones as in the above embodiment were used. The lenses 3 and 8 were made of BK7, and spherical lenses having a diameter of 2 mm were used. The PBSs 4 and 7 were made of BK7 and 2 mm square.
【0026】PBS4,7の間の間隔が5.0mmにな
るように、光ファイバー2,9、レンズ3,8、PBS
4,7、半波長板5及び磁気光学素子6を共通のホルダ
ーに接着し、図1に示すような光磁界センサを組み立て
た。これら8個の光学部品の接着及び光軸調整に要した
時間は光磁界センサ1個当たり46分であった。また、
前述の実施形態の場合と同様に測定した従来の光磁界セ
ンサの挿入損失は11.6dBであった。Optical fibers 2 and 9, lenses 3 and 8, and PBS so that the distance between PBS 4 and 7 is 5.0 mm.
4, 7 and the half-wave plate 5 and the magneto-optical element 6 were bonded to a common holder to assemble an optical magnetic field sensor as shown in FIG. The time required for adhering these eight optical components and adjusting the optical axis was 46 minutes per optical magnetic field sensor. Also,
The insertion loss of the conventional optical magnetic field sensor measured in the same manner as in the above-described embodiment was 11.6 dB.
【0027】このように、この実験により、光磁界セン
サの挿入損失及び組立時間の双方において、本実施形態
に係る光磁界センサは従来の光磁界センサよりも改善さ
れていることが証明できた。As described above, this experiment proves that the optical magnetic field sensor according to the present embodiment is improved over the conventional optical magnetic field sensor in terms of both insertion loss and assembly time of the optical magnetic field sensor.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明に係る光磁界センサによれば、従
来のレンズ及びPBSに代えて、半球レンズを使用する
ことにより、フレネル反射損失と結合損失とを低減させ
ることができ、かつ、光軸調整に要する時間を短縮させ
ることもでき、光磁界センサの生産性の向上を図ること
ができる。According to the optical magnetic field sensor of the present invention, it is possible to reduce Fresnel reflection loss and coupling loss by using a hemispherical lens instead of the conventional lens and PBS, and The time required for the axis adjustment can be shortened, and the productivity of the optical magnetic field sensor can be improved.
【図1】本発明に係る光磁界センサの一実施形態の基本
構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an embodiment of an optical magnetic field sensor according to the present invention.
【図2】本発明に係る光磁界センサの比誤差を定格実効
磁界700〔Oe〕において測定した結果を示すグラフ
である。FIG. 2 is a graph showing a result of measuring a ratio error of the optical magnetic field sensor according to the present invention in a rated effective magnetic field of 700 [Oe].
【図3】本発明に係る光磁界センサの位相角を定格実効
磁界700〔Oe〕において測定した結果を示すグラフ
である。FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the phase angle of the optical magnetic field sensor according to the present invention in a rated effective magnetic field of 700 [Oe].
【図4】従来の光磁界センサの基本構成を示す概略図で
ある。FIG. 4 is a schematic diagram showing a basic configuration of a conventional optical magnetic field sensor.
1 光源 2,9 光ファイバー 3,8 レンズ 4,7 PBS 5 半波長板 6 磁気光学素子 10 検出器 11,12 半球レンズ 13,14 偏光分離膜 1 Light source 2,9 Optical fiber 3,8 Lens 4,7 PBS 5 Half-wave plate 6 Magneto-optical element 10 Detector 11,12 Hemispherical lens 13,14 Polarization separation film
Claims (1)
ズ、入射界面及び出射界面を有する透光体に設けられた
第一の偏光分離膜、半波長板、磁気光学素子、入射界面
及び出射界面を有する透光体に設けられた第二の偏光分
離膜及び第二のレンズを経て出力される光磁界センサに
おいて、 前記第一のレンズ及び前記透光体に設けられた前記第一
の偏光分離膜並びに前記第二のレンズ及び前記透光体に
設けられた前記第二の偏光分離膜に代えて各々半球レン
ズが配置されており、 該半球レンズは、球面と、該球面の曲率中心を含む平面
とから外周面が形成されており、前記平面には偏光分離
膜が設けられており、 前記半球レンズは、前記光が前記球面から入射するよう
に配置されていることを特徴とする光磁界センサ。1. A first polarization separation film, a half-wave plate, a magneto-optical element, an incident interface, which is provided on a translucent body having light emitted from a light source, and which has a first lens, an incident interface, and an outgoing interface. In the optical magnetic field sensor which outputs through the second polarization separation film and the second lens provided on the light-transmitting body having the emission interface, the first lens and the first lens provided on the light-transmitting body are provided. A hemispherical lens is arranged instead of the polarization separation film and the second polarization separation film provided on the second lens and the translucent body, and the hemisphere lens has a spherical surface and a center of curvature of the spherical surface. An outer peripheral surface is formed from a plane including a plane, a polarization separation film is provided on the plane, and the hemispherical lens is arranged so that the light enters from the spherical surface. Optical magnetic field sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231342A JPH0980135A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Optical magnetic field sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231342A JPH0980135A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Optical magnetic field sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0980135A true JPH0980135A (en) | 1997-03-28 |
Family
ID=16922136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7231342A Pending JPH0980135A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Optical magnetic field sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0980135A (en) |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231342A patent/JPH0980135A/en active Pending
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