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JP7743318B2 - Interference-type optical magnetic field sensor device - Google Patents
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JP7743318B2 - Interference-type optical magnetic field sensor device - Google Patents

Interference-type optical magnetic field sensor device

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JP7743318B2 JP2022005789A JP2022005789A JP7743318B2 JP 7743318 B2 JP7743318 B2 JP 7743318B2 JP 2022005789 A JP2022005789 A JP 2022005789A JP 2022005789 A JP2022005789 A JP 2022005789A JP 7743318 B2 JP7743318 B2 JP 7743318B2
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Description

本発明は、干渉型光磁界センサ装置に関する。 The present invention relates to an interference-type optical magnetic field sensor device.

光ファイバの先端に配置されたファラデー回転子を透過した光を光電変換してファラデー回転子に印加される磁界に応じた検出信号を生成する干渉型光磁界センサ装置が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に開示された干渉型光磁界センサ装置は、S偏光成分及びP偏光成分のそれぞれの強度に比例する電気信号の差動信号を反転増幅して、直流成分が除去された検出信号を生成するため、検出される磁界に応じた検出信号のSN比を高くすることができる。 An interferometric optical magnetic field sensor device is known that photoelectrically converts light that has passed through a Faraday rotator placed at the tip of an optical fiber to generate a detection signal that corresponds to the magnetic field applied to the Faraday rotator (see, for example, Patent Document 1). The interferometric optical magnetic field sensor device disclosed in Patent Document 1 inverts and amplifies the differential signal of an electrical signal that is proportional to the intensity of each of the S-polarized and P-polarized components, generating a detection signal from which the DC component has been removed, thereby increasing the signal-to-noise ratio of the detection signal that corresponds to the magnetic field being detected.

また、光ファイバの温度変化、曲げによる偏波クロストークに対して、大幅に耐性を向上させたリング型干渉計が報告されている(例えば、特許文献2)。 Furthermore, a ring interferometer has been reported that has significantly improved resistance to polarization crosstalk caused by temperature changes and bending of the optical fiber (for example, Patent Document 2).

特開2020-126007号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-126007 特願2021-045982号Patent Application No. 2021-045982

しかしながら、従来のリング型干渉計における偏波クロストークに対する耐性は完全ではない。センサヘッド部に用いる磁界センサ素子や接着剤、波長板および光ファイバには温度依存性があり、偏波クロストークを生じる。この偏波クロストークは、ファラデー回転と同じ動作である。即ち、センサヘッドで生じる変調と重畳してしまい、例えば、センサヘッド部に温度変化が生じた場合や、光ファイバに曲げ応力が生じた場合に、磁界検知精度が低下し、あるいは磁界を検知することが困難になるという問題が生じる恐れがある。 However, conventional ring interferometers are not completely resistant to polarization crosstalk. The magnetic field sensor elements, adhesives, wave plates, and optical fibers used in the sensor head are temperature-dependent, resulting in polarization crosstalk. This polarization crosstalk is the same as Faraday rotation. In other words, it is superimposed on the modulation that occurs in the sensor head, and if, for example, a temperature change occurs in the sensor head or bending stress occurs in the optical fiber, there is a risk that the magnetic field detection accuracy will decrease or it will become difficult to detect the magnetic field.

本発明は、このような課題を解決するものであり、偏波クロストークの影響を除去することが可能な干渉型光磁界センサ装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve these problems and provide an interference-type optical magnetic field sensor device that can eliminate the effects of polarization crosstalk.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置は、第1直線偏波光を出射する第1発光部と、非偏光を出射する第2発光部と、少なくともその一部が所定の磁界内に配置可能であり、入射光が入射されることに応じて戻り光を出射する磁界センサ素子と、第1直線偏波光及び非偏光が入射される第1ポート、磁界センサ素子に対して入射光を出射すると共に戻り光が入射される第2ポート、戻り光のうち第1直線偏波光の戻り光を分波した第1直線偏光及び該第1直線偏光と直交する第2直線偏光をそれぞれ出射する第3ポート及び第4ポート、並びに戻り光のうち非偏光の戻り光を分波したP偏光成分及びS偏光成分をそれぞれ出射する第5ポート及び第6ポートを有する光学ユニットと、第1直線偏光及び第2直線偏光を受光して電気信号に変換することで、磁界センサ素子に印加される磁界に応じた検出信号を出力する検出信号発生部と、P偏光成分及びS偏光成分を受光して電気信号に変換することで、偏波クロストークに応じた外乱信号を出力するクロストーク補償回路と、検出信号及び外乱信号を受信して、検出信号と外乱信号との差分信号を出力する信号処理回路と、を有することを特徴とする。 An interference-type optical magnetic field sensor device according to one embodiment of the present disclosure includes a first light-emitting unit that emits first linearly polarized light, a second light-emitting unit that emits unpolarized light, a magnetic field sensor element at least a portion of which can be positioned within a predetermined magnetic field and which emits returned light in response to incident light, a first port into which the first linearly polarized light and unpolarized light are incident, a second port from which the incident light is emitted to the magnetic field sensor element and into which the returned light is incident, a third port and a fourth port from which the first linearly polarized light and a second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light are respectively output, and a return port. It is characterized by having an optical unit having a fifth port and a sixth port that respectively emit P-polarized and S-polarized components obtained by splitting unpolarized returning light from the reflected light; a detection signal generation unit that receives the first linearly polarized light and the second linearly polarized light and converts them into electrical signals to output a detection signal corresponding to the magnetic field applied to the magnetic field sensor element; a crosstalk compensation circuit that receives the P-polarized and S-polarized components and converts them into electrical signals to output a disturbance signal corresponding to polarization crosstalk; and a signal processing circuit that receives the detection signal and the disturbance signal and outputs a differential signal between the detection signal and the disturbance signal.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、第1直線偏波光の波長は、第1波長帯の光であり、非偏光の波長は、第1波長帯とは異なる第2波長帯の光であることが好ましい。 In an interferometric optical magnetic field sensor device according to one embodiment of the present disclosure, it is preferable that the wavelength of the first linearly polarized light is light in a first wavelength band, and the wavelength of the unpolarized light is light in a second wavelength band different from the first wavelength band.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、第1波長帯は、Cバンドの波長帯域に含まれ、第2波長帯は、Oバンドの波長帯域に含まれることが好ましい。 In an interferometric optical magnetic field sensor device according to one embodiment of the present disclosure, it is preferable that the first wavelength band be included in the C-band wavelength band, and the second wavelength band be included in the O-band wavelength band.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、光学ユニットは、第1直線偏波光が入射されることに応じて、第3直線偏光及び第3直線偏光と直交する第4直線偏光を出射し、且つ、第5直線偏光及び第5直線偏光と直交する第6直線偏光が入射されることに応じて、第2直線偏波光を出射する第1偏光素子と、第1偏光素子に光学的に接続され、第3直線偏光及び第6直線偏光を伝搬する第1光路、及び、第4直線偏光及び第5直線偏光を伝搬する第2光路を有する光路部と、第2直線偏波光が第1偏光素子から入射されることに応じて、第2直線偏波光を第1直線偏光及び第1直線偏光と直交する第2直線偏光とに分波する第3複屈折素子と、を有し、光路部は、第1偏光素子から入射された第3直線偏光及び第4直線偏光を第1光路及び第2光路のそれぞれに分波すると共に、第2光路を伝搬した第5直線偏光及び第1光路を伝搬した第6直線偏光を合波して第1偏光素子に出射する第1複屈折素子と、第1光路を伝搬した第3直線偏光及び第2光路を伝搬した第4直線偏光を合波して第2ポートに出射すると共に、第2ポートから入射された第5直線偏光及び第6直線偏光を第1光路及び第2光路のそれぞれに分波する第2複屈折素子と、を有することが好ましい。 In an interferometric optical magnetic field sensor device according to one embodiment of the present disclosure, the optical unit includes a first polarizing element that, in response to incidence of first linearly polarized light, emits third linearly polarized light and fourth linearly polarized light orthogonal to the third linearly polarized light, and emits second linearly polarized light in response to incidence of fifth linearly polarized light and sixth linearly polarized light orthogonal to the fifth linearly polarized light; an optical path section optically connected to the first polarizing element and having a first optical path that propagates the third linearly polarized light and the sixth linearly polarized light, and a second optical path that propagates the fourth linearly polarized light and the fifth linearly polarized light; and an optical path section that, in response to incidence of second linearly polarized light from the first polarizing element, converts the second linearly polarized light into the first linearly polarized light and and a third birefringence element that separates the first linearly polarized light and the fourth linearly polarized light that are orthogonal to each other, and the optical path section preferably includes a first birefringence element that separates the third linearly polarized light and the fourth linearly polarized light that are incident from the first polarizing element into the first optical path and the second optical path, respectively, and combines the fifth linearly polarized light that has propagated through the second optical path and the sixth linearly polarized light that has propagated through the first optical path, and outputs the combined light to the first polarizing element; and a second birefringence element that combines the third linearly polarized light that has propagated through the first optical path and the fourth linearly polarized light that has propagated through the second optical path, and outputs the combined light to the second port, and separates the fifth linearly polarized light and the sixth linearly polarized light that are incident from the second port into the first optical path and the second optical path, respectively.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、光路部は、第1光路に配置され、第5直線偏光と第6直線偏光との間の位相差が90度になるように、第3直線偏光及び第6直線偏光の位相を調整する第2光学素子をさらに有することが好ましい。 In an interferometric optical magnetic field sensor device according to an embodiment of the present disclosure, the optical path section preferably further includes a second optical element disposed in the first optical path, which adjusts the phases of the third linearly polarized light and the sixth linearly polarized light so that the phase difference between the fifth linearly polarized light and the sixth linearly polarized light is 90 degrees.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、第2直線偏波光が第1偏光素子から入射されることに応じて、第2直線偏波光を第1直線偏光及び第1直線偏光と直交する第2直線偏光に分波する第3複屈折素子をさらに有することが好ましい。 In an interferometric optical magnetic field sensor device according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable to further include a third birefringence element that, in response to the second linearly polarized light being incident from the first polarizing element, splits the second linearly polarized light into the first linearly polarized light and a second linearly polarized light that is orthogonal to the first linearly polarized light.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、第3複屈折素子から第1直線偏光及び第2直線偏光が入射される第4複屈折素子をさらに有し、第3ポートには、第4複屈折素子から第1直線偏光が入射され、第4ポートには、第4複屈折素子から第2直線偏光が入射されることが好ましい。 It is preferable that an interferometric optical magnetic field sensor device according to an embodiment of the present disclosure further includes a fourth birefringent element onto which the first linearly polarized light and the second linearly polarized light are incident from the third birefringent element, and that the first linearly polarized light is incident from the fourth birefringent element onto the third port, and the second linearly polarized light is incident from the fourth birefringent element onto the fourth port.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、第1複屈折素子、第2複屈折素子、第3複屈折素子及び第4複屈折素子は、方解石により形成されることが好ましい。 In an interferometric optical magnetic field sensor device according to one embodiment of the present disclosure, the first birefringent element, the second birefringent element, the third birefringent element, and the fourth birefringent element are preferably formed from calcite.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置において、第1複屈折素子と第2複屈折素子とは、空間結合されることが好ましい。 In an interferometric optical magnetic field sensor device according to one embodiment of the present disclosure, the first birefringent element and the second birefringent element are preferably spatially coupled.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置によれば、偏波クロストークの影響を除去することが可能な干渉型光磁界センサ装置を提供することができる。 An interferometric optical magnetic field sensor device according to one embodiment of the present disclosure can provide an interferometric optical magnetic field sensor device that can eliminate the effects of polarization crosstalk.

本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置のブロック図である。1 is a block diagram of an interferometric optical magnetic field sensor device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置の第1信号処理回路の回路ブロック図である。FIG. 2 is a circuit block diagram of a first signal processing circuit of an interferometric optical magnetic field sensor device according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置の第2信号処理回路の回路ブロック図である。FIG. 10 is a circuit block diagram of a second signal processing circuit of the interferometric optical magnetic field sensor device according to an embodiment of the present disclosure. 図1に示す光学ユニットの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the optical unit shown in FIG. 1 . 図4に示す第1複屈折素子の光学特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing optical characteristics of the first birefringent element shown in FIG. 4 . (a)は図4に示す光学ユニットにおける第1直線偏波光の光路図であり、(b)は(a)に示す第1直線偏波光の偏光面の遷移を示す図である。5A is a diagram showing the optical path of the first linearly polarized light in the optical unit shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a diagram showing the transition of the polarization plane of the first linearly polarized light shown in FIG. (a)は図4に示す光学ユニットにおける第2直線偏波光の光路図であり、(b)は(a)に示す第2直線偏波光の偏光面の遷移を示す図である。5A is a diagram showing the optical path of the second linearly polarized light in the optical unit shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a diagram showing the transition of the polarization plane of the second linearly polarized light shown in FIG. 変形例に係る光学ユニットの平面図である。FIG. 10 is a plan view of an optical unit according to a modified example. 図8に示す光学ユニットにおける第1直線偏波光の光路図である。FIG. 9 is an optical path diagram of a first linearly polarized light in the optical unit shown in FIG. 8 . 図8に示す光学ユニットにおける第2直線偏波光の光路図である。FIG. 9 is an optical path diagram of a second linearly polarized light in the optical unit shown in FIG. 8 .

以下、本発明に係る干渉型光磁界センサ装置について図を参照しつつ説明する。但し、本開示の技術的範囲は、それらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。 The following describes an interference-type optical magnetic field sensor device according to the present invention, with reference to the drawings. However, please note that the technical scope of this disclosure is not limited to these embodiments, but extends to the inventions set forth in the claims and their equivalents.

(干渉型光磁界センサ装置の構成及び機能)
図1は、本開示の一実施形態に係る干渉型光磁界センサ装置のブロック図である。
(Configuration and Function of Interferometric Optical Magnetic Field Sensor Device)
FIG. 1 is a block diagram of an interferometric optical magnetic field sensor device according to an embodiment of the present disclosure.

干渉型光磁界センサ装置100は、光学ユニット1と、第1発光部110と、第2発光部110aと、1/4波長板120と、平凸レンズ130と、磁界センサ素子140と、検出信号発生部150と、クロストーク補償回路160と、信号処理回路170と、を有し、磁界センサ素子140に印加される磁界に応じた検出信号を出力する。 The interference-type optical magnetic field sensor device 100 has an optical unit 1, a first light-emitting unit 110, a second light-emitting unit 110a, a quarter-wave plate 120, a plano-convex lens 130, a magnetic field sensor element 140, a detection signal generating unit 150, a crosstalk compensation circuit 160, and a signal processing circuit 170, and outputs a detection signal corresponding to the magnetic field applied to the magnetic field sensor element 140.

第1発光部110は、第1発光素子111と、第1アイソレータ112と、偏光子113とを有し、第1直線偏波光を出射する。第1発光素子111は、例えば、半導体レーザ又は発光ダイオードである。具体的には、第1発光素子111として、ファブリペローレーザー、スーパールミネッセントダイオード(SLD)等を用いることができる。第1発光素子111は、例えば、波長1550nmの光を出射する。 The first light-emitting unit 110 has a first light-emitting element 111, a first isolator 112, and a polarizer 113, and emits first linearly polarized light. The first light-emitting element 111 is, for example, a semiconductor laser or a light-emitting diode. Specifically, the first light-emitting element 111 may be a Fabry-Perot laser, a superluminescent diode (SLD), or the like. The first light-emitting element 111 emits light with a wavelength of, for example, 1550 nm.

第1アイソレータ112は、第1発光素子111から入射された光を光学ユニット1側に透過すると共に、光学ユニット1から入射された光を第1発光素子111側に透過しないことで、第1発光素子111を保護する。第1アイソレータ112は、例えば、偏光依存型光アイソレータであり、偏光無依存型光アイソレータであってもよい。 The first isolator 112 protects the first light-emitting element 111 by transmitting light incident from the first light-emitting element 111 toward the optical unit 1 and not transmitting light incident from the optical unit 1 toward the first light-emitting element 111. The first isolator 112 is, for example, a polarization-dependent optical isolator, but may also be a polarization-independent optical isolator.

偏光子113は、第1発光素子111が発した光を直線偏波光B1にするための光学素子であり、その種類は特に限定されない。偏光子113で得られる第1直線偏波光B1は、光学ユニット1に入射される。 The polarizer 113 is an optical element that converts the light emitted by the first light-emitting element 111 into linearly polarized light B1, and its type is not particularly limited. The first linearly polarized light B1 obtained by the polarizer 113 is incident on the optical unit 1.

第2発光部110aは、第2発光素子111aと、第2アイソレータ112aと、デポラライザ113aと、を有し、非偏光を出射する。第2発光素子111aは、例えば、半導体レーザ又は発光ダイオードである。具体的には、第2発光素子111aとして、ファブリペローレーザー、スーパールミネッセントダイオード(SLD)等を用いることができる。第2発光素子111aは、例えば、波長1310nmの光を出射する。 The second light-emitting unit 110a has a second light-emitting element 111a, a second isolator 112a, and a depolarizer 113a, and emits unpolarized light. The second light-emitting element 111a is, for example, a semiconductor laser or a light-emitting diode. Specifically, the second light-emitting element 111a can be a Fabry-Perot laser, a superluminescent diode (SLD), or the like. The second light-emitting element 111a emits light with a wavelength of, for example, 1310 nm.

第1発光素子111が出射する第1直線偏波光の波長を第1波長帯の光とすると、第2発光素子111aが出射する非偏光の波長は、第1波長帯とは異なる第2波長帯の光であることが好ましい。また、第1波長帯は、Cバンドの波長帯域(1530~1565nm)に含まれ、第2波長帯は、Oバンドの波長帯域(1260~1360nm)に含まれることが好ましい。Cバンドの波長帯域とOバンドの波長帯域は波長帯域が近いため、このような波長帯を選択することにより、第1発光素子111が出射する光の光学系と、第2発光素子111aが出射する光の光学系を共通化することができる。 If the wavelength of the first linearly polarized light emitted by the first light-emitting element 111 is light in a first wavelength band, then the wavelength of the unpolarized light emitted by the second light-emitting element 111a is preferably light in a second wavelength band different from the first wavelength band. Furthermore, it is preferable that the first wavelength band be included in the C-band wavelength band (1530-1565 nm), and the second wavelength band be included in the O-band wavelength band (1260-1360 nm). Because the C-band wavelength band and the O-band wavelength band are close to each other, selecting such wavelength bands allows the optical system for the light emitted by the first light-emitting element 111 and the optical system for the light emitted by the second light-emitting element 111a to be shared.

第2アイソレータ112aは、第2発光素子111aから入射された光を光学ユニット1側に透過すると共に、光学ユニット1から入射された光を第2発光素子111a側に透過しないことで、第2発光素子111aを保護する。第2アイソレータ112aは、例えば、偏光依存型光アイソレータであり、偏光無依存型光アイソレータであってもよい。 The second isolator 112a protects the second light-emitting element 111a by transmitting light incident from the second light-emitting element 111a toward the optical unit 1 and not transmitting light incident from the optical unit 1 toward the second light-emitting element 111a. The second isolator 112a is, for example, a polarization-dependent optical isolator, but may also be a polarization-independent optical isolator.

デポラライザ113aは、第2発光素子111aが発した光を非偏光とするための光学素子であり、その種類は特に限定されない。デポラライザ113aで得られる非偏光は、光学ユニット1に入射される。 The depolarizer 113a is an optical element that converts the light emitted by the second light-emitting element 111a into unpolarized light, and its type is not particularly limited. The unpolarized light obtained by the depolarizer 113a is incident on the optical unit 1.

光学ユニット1は、筐体10と、第1ポート11と、第2ポート12と、第3ポート13と、第4ポート14と、第5ポート15と、第6ポート16と、を有し、出射する第1直線偏光B2P3と第2直線偏光B2P4の位相差が90度になるように入射される光の位相を調整するとともに、非偏光を入射した際の戻り光を出射する。筐体10は、アルミニウム等の熱伝導率が高い部材で形成された収容部であり、光学ユニット1が有する種々の光学素子を所定の位置に配置する。 Optical unit 1 has a housing 10, a first port 11, a second port 12, a third port 13, a fourth port 14, a fifth port 15, and a sixth port 16. It adjusts the phase of incident light so that the phase difference between the outgoing first linearly polarized light B2P3 and the outgoing second linearly polarized light B2P4 is 90 degrees, and also emits return light when unpolarized light is incident. Housing 10 is a housing section made of a material with high thermal conductivity, such as aluminum, and holds the various optical elements of optical unit 1 in predetermined positions.

第1ポート11は、第1直線偏波光B1及び非偏光を入射する入力ポートであり、筐体10の長手方向の一方の端面の中央部に配置され、第1直線偏波光B1が入射される。第2ポート12は、磁界センサ素子140に入射される入射光BIを出射すると共に、磁界センサ素子140からの戻り光BRが入射される入出力ポートであり、筐体10の長手方向の他方の端面の中央部に配置される。 The first port 11 is an input port that inputs the first linearly polarized light B1 and unpolarized light, and is located in the center of one longitudinal end face of the housing 10, where the first linearly polarized light B1 is input. The second port 12 is an input/output port that outputs the incident light BI that is incident on the magnetic field sensor element 140, and where the return light BR from the magnetic field sensor element 140 is input, and is located in the center of the other longitudinal end face of the housing 10.

第3ポート13は、第1直線偏光B2P3を出射する出力ポートであり、筐体10の長手方向の一方の端面の一端に配置される。第4ポート14は、第2直線偏光B2P4を出射する出力ポートであり、筐体10の長手方向の一方の端面の他端に配置される。即ち、第3ポート及び第4ポートは、戻り光のうち第1直線偏波光の戻り光を分波した第1直線偏光及び該第1直線偏光と直交する第2直線偏光をそれぞれ出射する。 The third port 13 is an output port that outputs the first linearly polarized light B2P3 and is located at one end of one of the longitudinal end faces of the housing 10. The fourth port 14 is an output port that outputs the second linearly polarized light B2P4 and is located at the other end of one of the longitudinal end faces of the housing 10. That is, the third port and the fourth port respectively output a first linearly polarized light obtained by splitting the first linearly polarized light from the returning light and a second linearly polarized light that is orthogonal to the first linearly polarized light.

第5ポート15は、非偏光を入射した際のP偏光成分である戻り光P´を出射する出力ポートであり、筐体10の長手方向と直交する一方の端面の一端に配置される。第6ポート16は、非偏光を入射した際のS偏光成分である戻り光S´を出射する出力ポートであり、筐体10の長手方向と直交する他方の端面に配置される。即ち、第5ポート及び第6ポートは、戻り光のうち非偏光の戻り光を分波したP偏光成分及びS偏光成分をそれぞれ出射する。 The fifth port 15 is an output port that outputs return light P', which is the P-polarized component when non-polarized light is incident, and is located at one end of one of the end faces perpendicular to the longitudinal direction of the housing 10. The sixth port 16 is an output port that outputs return light S', which is the S-polarized component when non-polarized light is incident, and is located at the other end face perpendicular to the longitudinal direction of the housing 10. In other words, the fifth port and the sixth port respectively output the P-polarized component and the S-polarized component obtained by splitting the non-polarized return light from the return light.

1/4波長板120は、水晶等の複屈折材料で形成され、第1直線偏波光B1の偏光面の向きに対して光軸が45度傾斜して配置される。1/4波長板120は、第2ポート12から出射される入射光BIの直線偏光成分である第1入射偏光BIP1及び第2入射偏光BIP2を、磁界センサ素子140に入射される円偏光に変換して、平凸レンズ130に出射する。また、1/4波長板120は、磁界センサ素子140から円偏光として入射される戻り光BRを直線偏光成分である戻り光BRP1及び戻り光BRP2に変換する。 The quarter-wave plate 120 is made of a birefringent material such as quartz, and is positioned with its optical axis tilted 45 degrees with respect to the direction of the polarization plane of the first linearly polarized light B1. The quarter-wave plate 120 converts the first incident polarized light BIP1 and the second incident polarized light BIP2, which are linearly polarized components of the incident light BI output from the second port 12, into circularly polarized light that is incident on the magnetic field sensor element 140 and output to the plano-convex lens 130. The quarter-wave plate 120 also converts the return light BR, which is incident as circularly polarized light from the magnetic field sensor element 140, into linearly polarized components, return light BRP1 and return light BRP2.

平凸レンズ130は、1/4波長板120から出射された入射光BIを磁界センサ素子140に集光すると共に、磁界センサ素子140から出射された戻り光BRを磁界センサ素子140に集光する。 The plano-convex lens 130 focuses the incident light BI emitted from the quarter-wave plate 120 onto the magnetic field sensor element 140, and also focuses the returning light BR emitted from the magnetic field sensor element 140 onto the magnetic field sensor element 140.

磁界センサ素子140は、ファラデー回転子141と、ミラー素子142とを有し、少なくともその一部が所定の磁界内に配置可能な素子である。磁界センサ素子140は、平凸レンズ130から入射光BIが入射されると共に、入射された入射光BIに応じた戻り光BRを平凸レンズ130に出射する。 The magnetic field sensor element 140 has a Faraday rotator 141 and a mirror element 142, and is an element at least a portion of which can be placed within a predetermined magnetic field. The magnetic field sensor element 140 receives incident light BI from the plano-convex lens 130 and emits return light BR corresponding to the incident light BI back to the plano-convex lens 130.

ファラデー回転子141は、誘電体と、誘電体から安定的に相分離した状態で誘電体中に分散しているナノオーダの磁性体粒子とを有するグラニュラー膜であり、平凸レンズ130から平凸レンズ130の焦点距離だけ離隔して配置される。磁性体粒子は、例えば、最表層等のごく一部では酸化物が形成されていてもよいが、ファラデー回転子141の全体では、磁性体粒子が、バインダとなる誘電体と化合物を作らずに、単独で薄膜中に分散している。ファラデー回転子141内における磁性体粒子の分布は、完全に一様でなくてもよく、多少偏っていてもよい。誘電体として透明性が高いものを用いれば、誘電体中に磁性体粒子が光の波長よりも小さいサイズで存在することにより、ファラデー回転子141は光透過性を有する。 The Faraday rotator 141 is a granular film containing a dielectric and nano-sized magnetic particles dispersed in the dielectric in a state where they are stably phase-separated from the dielectric. It is positioned away from the plano-convex lens 130 by the focal length of the plano-convex lens 130. The magnetic particles may form oxides in a small portion, such as the outermost layer, but throughout the Faraday rotator 141, the magnetic particles are dispersed independently in the thin film without forming compounds with the dielectric, which acts as a binder. The distribution of the magnetic particles within the Faraday rotator 141 does not need to be completely uniform and may be slightly biased. If a highly transparent dielectric is used, the magnetic particles will be present in the dielectric at sizes smaller than the wavelength of light, making the Faraday rotator 141 optically transparent.

ファラデー回転子141は、単層のものに限らず、グラニュラー膜と誘電体膜とが交互に積層した多層膜であってもよい。グラニュラー膜を多層膜としてファラデー回転子141を形成することで、グラニュラー膜内での多重反射によって、より大きなファラデー回転角が得られる。 The Faraday rotator 141 is not limited to a single layer, but may be a multilayer film in which granular films and dielectric films are alternately stacked. By forming the Faraday rotator 141 using a multilayer granular film, a larger Faraday rotation angle can be obtained due to multiple reflections within the granular film.

誘電体は、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化アルミニウム(AlF3)、フッ化イットリウム(YF3)等のフッ化物(金属フッ化物)が好ましい。また、誘電体は、酸化タンタル(Ta25)、二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、五酸化二ニオビウム(Nb25)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ハフニウム(HfO2)、及び三酸化二アルミニウム(Al23)等の酸化物であってもよい。誘電体と磁性体粒子との良好な相分離のためには、酸化物よりもフッ化物の方が好ましく、透過率が高いフッ化マグネシウムが特に好ましい。 The dielectric is preferably a fluoride (metal fluoride) such as magnesium fluoride ( MgF2 ), aluminum fluoride ( AlF3 ), or yttrium fluoride ( YF3 ). Alternatively, the dielectric may be an oxide such as tantalum oxide ( Ta2O5 ), silicon dioxide ( SiO2 ), titanium dioxide ( TiO2 ), niobium pentoxide ( Nb2O5 ), zirconium dioxide ( ZrO2 ), hafnium dioxide ( HfO2 ), or aluminum trioxide ( Al2O3 ). To achieve good phase separation between the dielectric and the magnetic particles, fluorides are more preferable than oxides, and magnesium fluoride, which has high transmittance, is particularly preferred.

磁性体粒子の材質は、ファラデー効果を生じるものであればよく、特に限定されないが、磁性体粒子の材質としては、強磁性金属である鉄(Fe)、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)並びにこれらの合金が挙げられる。Fe、Co及びNiの合金としては、例えば、FeNi合金、FeCo合金、FeNiCo合金、NiCo合金が挙げられる。Fe、Co及びNiの単位長さ当たりのファラデー回転角は、従来のファラデー回転子に適用されている磁性ガーネットに比べて2~3桁近く大きい。 The material of the magnetic particles is not particularly limited as long as it produces the Faraday effect, but examples of the material for the magnetic particles include ferromagnetic metals such as iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni), as well as alloys of these. Examples of alloys of Fe, Co, and Ni include FeNi alloys, FeCo alloys, FeNiCo alloys, and NiCo alloys. The Faraday rotation angle per unit length of Fe, Co, and Ni is two to three orders of magnitude larger than that of magnetic garnets used in conventional Faraday rotators.

ミラー素子142は、ファラデー回転子141上に形成されており、ファラデー回転子141を透過した光をファラデー回転子141に向けて反射する。ミラー素子142としては、例えば、銀(Ag)膜、金(Au)膜、アルミニウム(Al)膜、または、誘電体多層膜ミラー等を用いることができる。特に、反射率の高いAg膜、及び耐食性が高いAu膜が、成膜上簡便で好ましい。ミラー素子142の厚さは、98%以上の十分な反射率を確保できる大きさであればよく、例えば、Ag膜の場合には、50nm以上かつ200nm以下であることが好ましい。ミラー素子142を用いてファラデー回転子141内で光を往復させることにより、ファラデー回転角を大きくすることができる。 The mirror element 142 is formed on the Faraday rotator 141 and reflects light that has passed through the Faraday rotator 141 back toward the Faraday rotator 141. The mirror element 142 can be made of, for example, a silver (Ag) film, a gold (Au) film, an aluminum (Al) film, or a dielectric multilayer mirror. Ag films, which have high reflectivity, and Au films, which have high corrosion resistance, are particularly preferred for their ease of deposition. The thickness of the mirror element 142 need only be large enough to ensure a sufficient reflectivity of 98% or more. For example, in the case of an Ag film, a thickness of 50 nm or more and 200 nm or less is preferred. By using the mirror element 142 to reflect light back and forth within the Faraday rotator 141, the Faraday rotation angle can be increased.

磁界センサ素子140では、入射光BIがミラー素子142に向かってファラデー回転子141の内部を伝搬するときに、ファラデー回転子141に印加される磁界に応じて位相をθF変化させる。一方、入射させた非偏光に対しては、ファラデー回転は生じない。また、ミラー素子142から反射した戻り光BRがファラデー回転子141の内部を伝搬するときに、ファラデー回転子141に印加される磁界に応じて位相をθF変化させる。入射光BIと戻り光BRとの位相差は2θFである。 In the magnetic field sensor element 140, when the incident light BI propagates through the inside of the Faraday rotator 141 toward the mirror element 142, the phase is changed by θ F in accordance with the magnetic field applied to the Faraday rotator 141. On the other hand, Faraday rotation does not occur for the incident unpolarized light. Furthermore, when the return light BR reflected from the mirror element 142 propagates through the inside of the Faraday rotator 141, the phase is changed by θ F in accordance with the magnetic field applied to the Faraday rotator 141. The phase difference between the incident light BI and the return light BR is 2θ F.

検出信号発生部150は、第1受光素子151と、第2受光素子152と、第1信号処理回路153とを有し、光学ユニット1において第1直線偏光B2P3及び第2直線偏光B2P4に分波された戻り光BRを受光する。 The detection signal generating unit 150 has a first light receiving element 151, a second light receiving element 152, and a first signal processing circuit 153, and receives the return light BR that has been split into first linearly polarized light B2P3 and second linearly polarized light B2P4 by the optical unit 1.

第1受光素子151及び第2受光素子152のそれぞれは、例えば、PINフォトダイオードである。第1受光素子151は第1直線偏光B2P3を受光し、第2受光素子152は第2直線偏光B2P4を受光する。第1受光素子151及び第2受光素子152のそれぞれは、受光した光を光電変換して、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する。第1信号処理回路153は、第1直線偏光B2P3を示す電気信号及び第2直線偏光B2P4を示す電気信号を差動増幅することで、磁界センサ素子に印加される磁界に応じた検出信号Edを、オシロスコープ等の表示装置に出力する。 Each of the first light receiving element 151 and the second light receiving element 152 is, for example, a PIN photodiode. The first light receiving element 151 receives the first linearly polarized light B2P3, and the second light receiving element 152 receives the second linearly polarized light B2P4. Each of the first light receiving element 151 and the second light receiving element 152 photoelectrically converts the received light and outputs an electrical signal corresponding to the amount of light received. The first signal processing circuit 153 differentially amplifies the electrical signal representing the first linearly polarized light B2P3 and the electrical signal representing the second linearly polarized light B2P4, and outputs a detection signal Ed corresponding to the magnetic field applied to the magnetic field sensor element to a display device such as an oscilloscope.

図2に、第1信号処理回路153の回路ブロック図を示す。第1信号処理回路153は、第1増幅回路154と、第2増幅回路155と、第1除算回路156と、第2除算回路157と、差動増幅回路158とを有する。第1信号処理回路153は、第1受光素子151及び第2受光素子152により光電変換された電気信号から2つの偏光成分の強度を差分検出し、検出した数値を電流値に置き換える。 Figure 2 shows a circuit block diagram of the first signal processing circuit 153. The first signal processing circuit 153 has a first amplifier circuit 154, a second amplifier circuit 155, a first divider circuit 156, a second divider circuit 157, and a differential amplifier circuit 158. The first signal processing circuit 153 detects the difference in intensity between the two polarization components from the electrical signals photoelectrically converted by the first light receiving element 151 and the second light receiving element 152, and converts the detected numerical value into a current value.

第1増幅回路154及び第2増幅回路155のそれぞれは、オペアンプ及び抵抗素子等により形成されるアナログ増幅回路である。 Each of the first amplifier circuit 154 and the second amplifier circuit 155 is an analog amplifier circuit formed by an operational amplifier, a resistor element, etc.

第1増幅回路154は、第1受光素子151からP偏光成分B2P3の光量Lpに応じた第1電気信号Ep1が入力され、入力された第1電気信号Ep1を増幅して第1増幅電気信号Ep2を出力する。第2増幅回路155は、第2受光素子152からS偏光成分B2P4の光量Lsに応じた第2電気信号Es1が入力され、入力された第2電気信号Es1を増幅して第2増幅電気信号Es2を出力する。 The first amplifier circuit 154 receives a first electrical signal Ep1 corresponding to the light amount Lp of the P-polarized component B2P3 from the first light receiving element 151, amplifies the received first electrical signal Ep1, and outputs a first amplified electrical signal Ep2. The second amplifier circuit 155 receives a second electrical signal Es1 corresponding to the light amount Ls of the S-polarized component B2P4 from the second light receiving element 152, amplifies the received second electrical signal Es1, and outputs a second amplified electrical signal Es2.

第1除算回路156及び第2除算回路157のそれぞれは、オペアンプ及び抵抗素子等により形成されるアナログ除算回路である。 Each of the first division circuit 156 and the second division circuit 157 is an analog division circuit formed by an operational amplifier, a resistor element, etc.

第1除算回路156は、第2増幅電気信号Es2で第1増幅電気信号Ep2を除算し、除算した出力値を示す第1アナログ信号(Ep2/Es2)を差動増幅回路158のマイナス入力端子に出力する。第2除算回路157は、第1増幅電気信号Ep2で第2増幅電気信号Es2を除算し、除算した出力値を示す第2アナログ信号(Es2/Ep2)を差動増幅回路158のプラス入力端子に出力する。 The first divider circuit 156 divides the first amplified electrical signal Ep2 by the second amplified electrical signal Es2 and outputs a first analog signal (Ep2/Es2) indicating the divided output value to the negative input terminal of the differential amplifier circuit 158. The second divider circuit 157 divides the second amplified electrical signal Es2 by the first amplified electrical signal Ep2 and outputs a second analog signal (Es2/Ep2) indicating the divided output value to the positive input terminal of the differential amplifier circuit 158.

差動増幅回路158は、例えばオペアンプであり、第1除算回路156から入力される第1アナログ信号(Ep2/Es2)と第2除算回路157から入力される第2アナログ信号(Es2/Ep2)を差動増幅して検出信号Edを出力する。 The differential amplifier circuit 158 is, for example, an operational amplifier, and differentially amplifies the first analog signal (Ep2/Es2) input from the first divider circuit 156 and the second analog signal (Es2/Ep2) input from the second divider circuit 157, and outputs the detection signal Ed.

クロストーク補償回路160は、第3受光素子161と、第4受光素子162と、第2信号処理回路163とを有し、光学ユニット1において分波されたP偏光成分である戻り光P´及びS偏光成分である戻り光S´を受光して電気信号に変換することで、偏波クロストークに応じた外乱信号を出力する The crosstalk compensation circuit 160 includes a third light-receiving element 161, a fourth light-receiving element 162, and a second signal processing circuit 163. It receives the P-polarized return light P' and the S-polarized return light S' separated by the optical unit 1 and converts them into electrical signals, thereby outputting a disturbance signal corresponding to the polarization crosstalk.

第3受光素子161及び第4受光素子162のそれぞれは、例えば、PINフォトダイオードである。第3受光素子161及び第4受光素子162は、それぞれ、非偏光入射した際の戻り光P´及びS´を受光する。第3受光素子161及び第4受光素子162のそれぞれは、受光した光P´及びS´を光電変換して、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する。第2信号処理回路163は、戻り光P´及びS´によって生じた電気信号を差動増幅することで、光ファイバにおけるクロストークに応じた信号を出力する。 The third light receiving element 161 and the fourth light receiving element 162 are each, for example, a PIN photodiode. The third light receiving element 161 and the fourth light receiving element 162 receive the return light P' and S', respectively, when unpolarized light is incident. The third light receiving element 161 and the fourth light receiving element 162 perform photoelectric conversion on the received light P' and S', and output an electrical signal corresponding to the amount of light received. The second signal processing circuit 163 differentially amplifies the electrical signals generated by the return light P' and S', and outputs a signal corresponding to crosstalk in the optical fiber.

図3に、第2信号処理回路163の回路ブロック図を示す。第2信号処理回路163は、第3増幅回路164と、第4増幅回路165と、第3除算回路166と、第4除算回路167と、差動増幅回路168とを有する。第2信号処理回路163は、第3受光素子161及び第4受光素子162により光電変換された電気信号から2つの偏光成分の強度を差分検出し、検出した数値を電流値に置き換える。 Figure 3 shows a circuit block diagram of the second signal processing circuit 163. The second signal processing circuit 163 has a third amplifier circuit 164, a fourth amplifier circuit 165, a third divider circuit 166, a fourth divider circuit 167, and a differential amplifier circuit 168. The second signal processing circuit 163 detects the difference in intensity between the two polarization components from the electrical signals photoelectrically converted by the third light receiving element 161 and the fourth light receiving element 162, and converts the detected numerical value into a current value.

第3増幅回路164及び第4増幅回路165のそれぞれは、オペアンプ及び抵抗素子等により形成されるアナログ増幅回路である。 The third amplifier circuit 164 and the fourth amplifier circuit 165 are each analog amplifier circuits formed by an operational amplifier, a resistor element, etc.

第3増幅回路164は、第3受光素子161からP偏光成分P´の光量に応じた第3電気信号Ep1´が入力され、入力された第3電気信号Ep1´を増幅して第3増幅電気信号Ep2´を出力する。第4増幅回路165は、第4受光素子162からS偏光成分S´の光量に応じた第4電気信号Es1´が入力され、入力された第4電気信号Es1´を増幅して第4増幅電気信号Es2´を出力する。 The third amplifier circuit 164 receives a third electrical signal Ep1' corresponding to the amount of light of the P-polarized component P' from the third light receiving element 161, amplifies the received third electrical signal Ep1', and outputs a third amplified electrical signal Ep2'. The fourth amplifier circuit 165 receives a fourth electrical signal Es1' corresponding to the amount of light of the S-polarized component S' from the fourth light receiving element 162, amplifies the received fourth electrical signal Es1', and outputs a fourth amplified electrical signal Es2'.

第3除算回路166及び第4除算回路167のそれぞれは、オペアンプ及び抵抗素子等により形成されるアナログ除算回路である。 The third division circuit 166 and the fourth division circuit 167 are each analog division circuits formed by operational amplifiers, resistor elements, etc.

第3除算回路166は、第4増幅電気信号Es2´で第3増幅電気信号Ep2´を除算し、除算した出力値を示す第3アナログ信号(Ep2´/Es2´)を差動増幅回路168のプラス入力端子に出力する。第4除算回路167は、第3増幅電気信号Ep2´で第4増幅電気信号Es2´を除算し、除算した出力値を示す第4アナログ信号(Es2´/Ep2´)を差動増幅回路168のマイナス入力端子に出力する。 The third divider circuit 166 divides the third amplified electrical signal Ep2' by the fourth amplified electrical signal Es2' and outputs a third analog signal (Ep2'/Es2') indicating the divided output value to the positive input terminal of the differential amplifier circuit 168. The fourth divider circuit 167 divides the fourth amplified electrical signal Es2' by the third amplified electrical signal Ep2' and outputs a fourth analog signal (Es2'/Ep2') indicating the divided output value to the negative input terminal of the differential amplifier circuit 168.

差動増幅回路168は、例えば、オペアンプであり、第3除算回路166から入力される第3アナログ信号(Ep2´/Es2´)と第4除算回路167から入力される第4アナログ信号(Es2´/Ep2´)を差動増幅して検出信号Ecを出力する。検出信号Ecはクロストークにより生じた信号である。 The differential amplifier circuit 168 is, for example, an operational amplifier, and differentially amplifies the third analog signal (Ep2'/Es2') input from the third divider circuit 166 and the fourth analog signal (Es2'/Ep2') input from the fourth divider circuit 167, and outputs the detection signal Ec. The detection signal Ec is a signal generated by crosstalk.

信号処理回路170は、検出信号発生部150の検出信号Ed及びクロストーク補償回路160が出力した外乱信号Ecを受信して、検出信号Edと外乱信号Ecとの差分信号を出力する。具体的には、信号処理回路170は、検出信号発生部150の第1信号処理回路153の出力信号Edと、クロストーク補償回路160の第2信号処理回路163の出力信号Ecとの差分からクロストークの影響を低減させた信号を出力する。即ち、第1信号処理回路153の出力信号には、磁界センサ素子140による検出信号とクロストークが含まれているが、第2信号処理回路163の出力信号にはクロストークに応じた信号のみが含まれている。そのため、信号処理回路170は、第1信号処理回路153の出力信号から、第2信号処理回路163の出力信号を減算することにより、クロストークの影響を低減させた磁界センサ素子140の検出信号のみを出力することができる。 The signal processing circuit 170 receives the detection signal Ed from the detection signal generating unit 150 and the disturbance signal Ec output by the crosstalk compensation circuit 160, and outputs a differential signal between the detection signal Ed and the disturbance signal Ec. Specifically, the signal processing circuit 170 outputs a signal with reduced crosstalk effects based on the difference between the output signal Ed from the first signal processing circuit 153 of the detection signal generating unit 150 and the output signal Ec from the second signal processing circuit 163 of the crosstalk compensation circuit 160. That is, the output signal from the first signal processing circuit 153 contains the detection signal from the magnetic field sensor element 140 and crosstalk, while the output signal from the second signal processing circuit 163 contains only a signal corresponding to the crosstalk. Therefore, by subtracting the output signal from the second signal processing circuit 163 from the output signal from the first signal processing circuit 153, the signal processing circuit 170 can output only the detection signal from the magnetic field sensor element 140 with reduced crosstalk effects.

(光学ユニット)
図4は、光学ユニット1の平面図である。
(Optical unit)
FIG. 4 is a plan view of the optical unit 1. As shown in FIG.

光学ユニット1は、第1複屈折素子21と、第2複屈折素子22と、第3複屈折素子23と、第4複屈折素子24とをさらに有する。光学ユニット1は、第1ファラデー回転子25と、第2ファラデー回転子26と、第1(1/2)波長板27と、第2(1/2)波長板28と、第1(1/4)波長板29と、第2(1/4)波長板30とをさらに有する。光学ユニット1は、第1光学素子31と、第2光学素子32と、第1基台33と、第2基台34と、第3基台35とをさらに有する。第1複屈折素子21、第2複屈折素子22、第2ファラデー回転子26、第1(1/4)波長板29及び第2(1/4)波長板30は、光路部20を形成する。光学ユニット1に含まれる光学素子である第1複屈折素子21~第2光学素子32のそれぞれは、光ファイバを介することなく空間結合される。 The optical unit 1 further includes a first birefringent element 21, a second birefringent element 22, a third birefringent element 23, and a fourth birefringent element 24. The optical unit 1 further includes a first Faraday rotator 25, a second Faraday rotator 26, a first (½) wave plate 27, a second (½) wave plate 28, a first (¼) wave plate 29, and a second (¼) wave plate 30. The optical unit 1 further includes a first optical element 31, a second optical element 32, a first base 33, a second base 34, and a third base 35. The first birefringent element 21, the second birefringent element 22, the second Faraday rotator 26, the first (¼) wave plate 29, and the second (¼) wave plate 30 form the optical path section 20. The optical elements included in the optical unit 1, the first birefringent element 21 to the second optical element 32, are spatially coupled without using optical fibers.

第1ポート11は、第1直線偏波光B1が第1発光部110から入射され、入射された第1直線偏波光B1を第1ファラデー回転子25に出射する。 The first port 11 receives the first linearly polarized light B1 from the first light emitter 110 and outputs the incident first linearly polarized light B1 to the first Faraday rotator 25.

第2ポート12は、磁界センサ素子140に対する入射光BIが第2複屈折素子22から入射され、入射された入射光BIを1/4波長板120に出射する。また、第2ポート12は、戻り光BRが1/4波長板120から入射され、入射された戻り光BRを第2複屈折素子22に出射する。 The second port 12 receives incident light BI from the second birefringent element 22 onto the magnetic field sensor element 140 and outputs the incident light BI to the quarter-wave plate 120. The second port 12 also receives return light BR from the quarter-wave plate 120 and outputs the incident return light BR to the second birefringent element 22.

第3ポート13は、第1直線偏光B2P3が第1光学素子31から入射され、入射された第1直線偏光B2P3を第1受光素子151に出射する。第4ポート14は、第2直線偏光B2P4が第2光学素子32から入射され、入射された第2直線偏光B2P4を第2受光素子152に出射する。 The third port 13 receives the first linearly polarized light B2P3 from the first optical element 31 and outputs the incident first linearly polarized light B2P3 to the first light receiving element 151. The fourth port 14 receives the second linearly polarized light B2P4 from the second optical element 32 and outputs the incident second linearly polarized light B2P4 to the second light receiving element 152.

第1複屈折素子21、第2複屈折素子22、第3複屈折素子23及び第4複屈折素子24は、例えば、方解石(CaCO3)により形成される複屈折素子である。 The first birefringent element 21, the second birefringent element 22, the third birefringent element 23, and the fourth birefringent element 24 are birefringent elements made of, for example, calcite (CaCO 3 ).

図5は、第1複屈折素子21の光学特性を示す図である。 Figure 5 shows the optical characteristics of the first birefringent element 21.

第1複屈折素子21は、第1面21aと、第2面21bと、光軸21cとを有し、単一の光路を伝搬する偏波光Bを第1面21aから入出力すると共に、2つの光路を伝搬する第1偏光BP1及び第2偏光BP2を第2面21bから入出力する。第1偏光BP1は、図5において水平方向に偏光面を有し、常光線とも称される。また、第2偏光BP2は、図5において鉛直方向に偏光面を有し、異常光線とも称される。第1複屈折素子21は、所望の第1偏光BP1及び第2偏光BP2を入出射可能となる向きに光軸21cが向くように配置される。 The first birefringent element 21 has a first surface 21a, a second surface 21b, and an optical axis 21c. Polarized light B propagating along a single optical path is input and output from the first surface 21a, and first polarized light BP1 and second polarized light BP2 propagating along two optical paths are input and output from the second surface 21b. The first polarized light BP1 has a polarization plane in the horizontal direction in Figure 5 and is also referred to as an ordinary ray. The second polarized light BP2 has a polarization plane in the vertical direction in Figure 5 and is also referred to as an extraordinary ray. The first birefringent element 21 is positioned so that the optical axis 21c is oriented in a direction that allows the desired first polarized light BP1 and second polarized light BP2 to enter and exit.

第1複屈折素子21は、第1面21aに偏波光Bが入射したとき、第1複屈折素子21の長手方向に沿って伝搬する第1偏光BP1と、第1複屈折素子21の長手方向から傾斜して伝搬する第2偏光BP2とに偏波光Bを分波する。第1複屈折素子21は、第1面21aに偏波光Bが入射したとき、第1偏光BP1及び第2偏光BP2を第2面21bから出射する。第1複屈折素子21は、第2面21bに第1偏光BP1及び第2偏光BP2が入射したとき、第1偏光BP1と第2偏光BP2とを合波して、偏波光Bを第1面21aから出射する。 When polarized light B is incident on the first surface 21a, the first birefringent element 21 splits the polarized light B into a first polarized light BP1 that propagates along the longitudinal direction of the first birefringent element 21 and a second polarized light BP2 that propagates at an angle oblique to the longitudinal direction of the first birefringent element 21. When polarized light B is incident on the first surface 21a, the first birefringent element 21 emits the first polarized light BP1 and the second polarized light BP2 from the second surface 21b. When the first polarized light BP1 and the second polarized light BP2 are incident on the second surface 21b, the first birefringent element 21 combines the first polarized light BP1 and the second polarized light BP2 and emits polarized light B from the first surface 21a.

第2複屈折素子22、第3複屈折素子23及び第4複屈折素子24は、第1複屈折素子21と同様な光学特性を有するため、詳細な説明は省略する。 The second birefringent element 22, the third birefringent element 23, and the fourth birefringent element 24 have optical characteristics similar to those of the first birefringent element 21, so detailed description will be omitted.

第1複屈折素子21は、第1面21aが第2(1/2)波長板28に対向すると共に、第2面21bが第1(1/4)波長板29に対向するように配置される。第2複屈折素子22は、第1面21aが第2(1/4)波長板30に対向すると共に、第2面21bが第2ポート12に対向するように配置される。 The first birefringent element 21 is positioned so that its first surface 21a faces the second (1/2) wave plate 28 and its second surface 21b faces the first (1/4) wave plate 29. The second birefringent element 22 is positioned so that its first surface 21a faces the second (1/4) wave plate 30 and its second surface 21b faces the second port 12.

第3複屈折素子23は、一方の面が第2(1/2)波長板28に対向すると共に、他方の面が第1(1/2)波長板27に対向するように配置される。第4複屈折素子24は、一方の面が第1ファラデー回転子25に対向すると共に、他方の面が第1ポート11、第1光学素子31及び第2光学素子32に対向するように配置される。 The third birefringent element 23 is arranged so that one surface faces the second (1/2) wave plate 28 and the other surface faces the first (1/2) wave plate 27. The fourth birefringent element 24 is arranged so that one surface faces the first Faraday rotator 25 and the other surface faces the first port 11, the first optical element 31, and the second optical element 32.

第1ファラデー回転子25及び第2ファラデー回転子26は、ビスマス鉄ガーネット等の強磁性体材料で形成され、入射する直線偏光及び円偏光の位相を45度シフトさせる。第1ファラデー回転子25は、第4複屈折素子24と第1(1/2)波長板27との間に配置される。第2ファラデー回転子26は、第1(1/4)波長板29と第2(1/4)波長板30との間に配置され、第2偏光素子とも称される。 The first Faraday rotator 25 and the second Faraday rotator 26 are formed from a ferromagnetic material such as bismuth iron garnet and shift the phase of the incident linearly polarized light and circularly polarized light by 45 degrees. The first Faraday rotator 25 is disposed between the fourth birefringent element 24 and the first (1/2) wave plate 27. The second Faraday rotator 26 is disposed between the first (1/4) wave plate 29 and the second (1/4) wave plate 30 and is also referred to as the second polarizing element.

第1(1/2)波長板27及び第2(1/2)波長板28は、水晶等の複屈折材料で形成され、第1発光部110から入射される第1直線偏波光B1の偏光面の向きに対して光軸が22.5度傾斜して配置され、入射する直線偏光の位相を45度シフトさせる。第1(1/2)波長板27は、第1ファラデー回転子25と第3複屈折素子23との間に配置される。第2(1/2)波長板28は、第1複屈折素子21と第3複屈折素子23との間に配置され、第1偏光素子とも称される。 The first (1/2) wave plate 27 and the second (1/2) wave plate 28 are formed from a birefringent material such as quartz, and are positioned with their optical axes tilted 22.5 degrees with respect to the direction of the polarization plane of the first linearly polarized light B1 incident from the first light emitter 110, shifting the phase of the incident linearly polarized light by 45 degrees. The first (1/2) wave plate 27 is positioned between the first Faraday rotator 25 and the third birefringent element 23. The second (1/2) wave plate 28 is positioned between the first birefringent element 21 and the third birefringent element 23, and is also referred to as the first polarizing element.

第1(1/4)波長板29及び第2(1/4)波長板30は、水晶等の複屈折材料で形成され、第1発光部110から入射される第1直線偏波光B1の偏光面の向きに対して光軸が45度傾斜して配置され、直線偏光を円偏光に変換すると共に、円偏光を直線偏光に変換する。第1(1/4)波長板29は、第1複屈折素子21と第2ファラデー回転子26との間に配置される。第2(1/4)波長板30は、第2複屈折素子22と第2ファラデー回転子26との間に配置される。 The first (1/4) wave plate 29 and second (1/4) wave plate 30 are formed from a birefringent material such as quartz, and are positioned with their optical axes tilted 45 degrees with respect to the direction of the polarization plane of the first linearly polarized light B1 incident from the first light emitter 110, converting linearly polarized light into circularly polarized light and circularly polarized light into linearly polarized light. The first (1/4) wave plate 29 is positioned between the first birefringent element 21 and the second Faraday rotator 26. The second (1/4) wave plate 30 is positioned between the second birefringent element 22 and the second Faraday rotator 26.

第1光学素子31及び第2光学素子32は、ロンボイドプリズムである。第1光学素子31は、第3ポート13と第4複屈折素子24との間に配置され、フィルタ310を備えている。波長1550nmの光である第4複屈折素子24から出射された第1直線偏光B2P3は、フィルタ310で反射されて、第3ポート13に出射される。一方、波長1310nmの戻り光は、フィルタ310を透過して、第5ポート15に出射される。このように、フィルタ310は、波長1550nmの光と波長1310nmの光を分離している。第2光学素子32は、第4ポート14と第4複屈折素子24との間に配置され、フィルタ320を備えている。波長1550nmの光である第4複屈折素子24から出射された第2直線偏光B2P4は、フィルタ320で反射されて、第4ポート14に出射される。一方、波長1310nmの戻り光は、フィルタ320を透過して、第6ポート16に出射される。このように、フィルタ320は、波長1550nmの光と波長1310nmの光を分離している。 The first optical element 31 and the second optical element 32 are rhomboid prisms. The first optical element 31 is disposed between the third port 13 and the fourth birefringent element 24 and includes a filter 310. The first linearly polarized light B2P3, which is light with a wavelength of 1550 nm and is output from the fourth birefringent element 24, is reflected by the filter 310 and output to the third port 13. On the other hand, the returning light with a wavelength of 1310 nm is transmitted through the filter 310 and output to the fifth port 15. In this way, the filter 310 separates the light with a wavelength of 1550 nm from the light with a wavelength of 1310 nm. The second optical element 32 is disposed between the fourth port 14 and the fourth birefringent element 24 and includes a filter 320. The second linearly polarized light B2P4, which is light with a wavelength of 1550 nm and is output to the fourth port 14, is reflected by the filter 320 and output to the fourth port 14. On the other hand, the returning light with a wavelength of 1310 nm passes through the filter 320 and is output to the sixth port 16. In this way, the filter 320 separates the light with a wavelength of 1550 nm from the light with a wavelength of 1310 nm.

第1基台33、第2基台34及び第3基台35のそれぞれは、筐体10に固定される。第1基台33は、第1ファラデー回転子25及び第1(1/2)波長板27を、第3複屈折素子23と第4複屈折素子24との間に保持する。第2基台34は、第2(1/2)波長板28を、第3複屈折素子23と第1複屈折素子21との間に保持する。第3基台35は、第2ファラデー回転子26、第1(1/4)波長板29及び第2(1/4)波長板30を、第1複屈折素子21と第2複屈折素子22との間に保持する。 The first base 33, second base 34, and third base 35 are each fixed to the housing 10. The first base 33 holds the first Faraday rotator 25 and the first (1/2) wave plate 27 between the third birefringent element 23 and the fourth birefringent element 24. The second base 34 holds the second (1/2) wave plate 28 between the third birefringent element 23 and the first birefringent element 21. The third base 35 holds the second Faraday rotator 26, the first (1/4) wave plate 29, and the second (1/4) wave plate 30 between the first birefringent element 21 and the second birefringent element 22.

図6(a)は光学ユニット1における第1直線偏波光B1の光路図であり、図6(b)は図6(a)に示す第1直線偏波光B1の偏光面の遷移を示す図である。 Figure 6(a) is a diagram showing the optical path of the first linearly polarized light B1 in the optical unit 1, and Figure 6(b) is a diagram showing the transition of the polarization plane of the first linearly polarized light B1 shown in Figure 6(a).

まず、矢印Aに示すように、波長1550nmの第1直線偏波光B1は、第1発光部110から第1ポート11を介して入射され、波長1310nmの非偏光は、第2発光部110aから第1ポート11を介して入射される。以下、第1直線偏波光B1について説明するが、非偏光は、波長が第1直線偏波光B1と異なる点、及び磁界センサ素子140でファラデー回転を生じない点を除いて、同様の光路を経て戻り光となる。第1直線偏波光B1は、常光線であるため、第4複屈折素子24の内部を第4複屈折素子24の長手方向に沿って伝搬する。 First, as shown by arrow A, first linearly polarized light B1 with a wavelength of 1550 nm is incident from the first light-emitting unit 110 via the first port 11, and unpolarized light with a wavelength of 1310 nm is incident from the second light-emitting unit 110a via the first port 11. The first linearly polarized light B1 will be described below. The unpolarized light travels a similar optical path as the first linearly polarized light B1, except that its wavelength differs from that of the first linearly polarized light B1 and that no Faraday rotation occurs in the magnetic field sensor element 140. Because the first linearly polarized light B1 is an ordinary ray, it propagates within the fourth birefringent element 24 along the longitudinal direction of the fourth birefringent element 24.

次いで、矢印Bに示すように、第1直線偏波光B1は、第4複屈折素子24から出射され、第1ファラデー回転子25に入射される。第1直線偏波光B1は、第1ファラデー回転子25の内部を伝搬するときに位相が45度シフトし、矢印Cに示すように、位相が45度シフトして第1ファラデー回転子25から出射され、第1(1/2)波長板27に入射する。 Next, as shown by arrow B, the first linearly polarized light B1 is emitted from the fourth birefringent element 24 and enters the first Faraday rotator 25. The first linearly polarized light B1 undergoes a 45-degree phase shift as it propagates through the first Faraday rotator 25, and as shown by arrow C, it is emitted from the first Faraday rotator 25 with a 45-degree phase shift and enters the first (1/2) wave plate 27.

第1直線偏波光B1は、第1(1/2)波長板27の内部を伝搬するときに位相が-45度シフトし、矢印Dに示すように、偏光面が第1ファラデー回転子25に入射する前に戻って第1(1/2)波長板27から出射され、第3複屈折素子23に入射する。第1直線偏波光B1は、常光線であるため、第3複屈折素子23の内部を第3複屈折素子23の長手方向に沿って伝搬する。 The first linearly polarized light B1 undergoes a phase shift of -45 degrees as it propagates through the first (1/2) wave plate 27, and as shown by arrow D, its polarization plane returns before entering the first Faraday rotator 25, exits the first (1/2) wave plate 27, and enters the third birefringent element 23. Because the first linearly polarized light B1 is an ordinary ray, it propagates through the third birefringent element 23 along the longitudinal direction of the third birefringent element 23.

次いで、矢印Eに示すように、第1直線偏波光B1は、第3複屈折素子23から出射され、第2(1/2)波長板28に入射される。第1直線偏波光B1は、第2(1/2)波長板28の内部を伝搬するときに位相が45度シフトし、矢印Fに示すように、位相が45度シフトして第2(1/2)波長板28から出射され、第1複屈折素子21に入射する。 Next, as shown by arrow E, the first linearly polarized light B1 is emitted from the third birefringent element 23 and enters the second (1/2) wave plate 28. The first linearly polarized light B1 undergoes a 45-degree phase shift as it propagates through the second (1/2) wave plate 28, and as shown by arrow F, it is emitted from the second (1/2) wave plate 28 with a 45-degree phase shift and enters the first birefringent element 21.

第1直線偏波光B1は、第1複屈折素子21に入射すると、常光線である第3直線偏光B1P1と、異常光線である第4直線偏光B1P2に分波される。第1直線偏波光B1は、常光線であるため、第1複屈折素子21の内部を第1複屈折素子21の長手方向に沿って伝搬する。 When the first linearly polarized light B1 enters the first birefringent element 21, it is split into a third linearly polarized light B1P1, which is an ordinary ray, and a fourth linearly polarized light B1P2, which is an extraordinary ray. Because the first linearly polarized light B1 is an ordinary ray, it propagates within the first birefringent element 21 along the longitudinal direction of the first birefringent element 21.

矢印Gに示すように、第3直線偏光B1P1は、第1複屈折素子21を出射し、第1(1/4)波長板29に入射する。第3直線偏光B1P1は、第1(1/4)波長板29の内部を伝搬するときに第1円偏光B1C1に変換される。矢印Hに示すように、第1円偏光B1C1は、第1(1/4)波長板29から出射され、第2ファラデー回転子26に入射する。 As indicated by arrow G, the third linearly polarized light B1P1 exits the first birefringent element 21 and enters the first (1/4) wave plate 29. The third linearly polarized light B1P1 is converted into the first circularly polarized light B1C1 as it propagates through the first (1/4) wave plate 29. As indicated by arrow H, the first circularly polarized light B1C1 exits the first (1/4) wave plate 29 and enters the second Faraday rotator 26.

第1円偏光B1C1は、第2ファラデー回転子26の内部を伝搬するときに、円偏光の位相を45度シフトし、矢印Iに示すように、第2ファラデー回転子26から出射され、第2(1/4)波長板30に入射する。第1円偏光B1C1は、第2(1/4)波長板30の内部を伝搬するときに、第3直線偏光B1P1に変換される。矢印Jに示すように、第3直線偏光B1P1は、第2(1/4)波長板30から出射され、第2複屈折素子22に入射する。 As the first circularly polarized light B1C1 propagates through the second Faraday rotator 26, the phase of the circular polarization is shifted by 45 degrees, and as shown by arrow I, it is emitted from the second Faraday rotator 26 and enters the second (1/4) wave plate 30. As the first circularly polarized light B1C1 propagates through the second (1/4) wave plate 30, it is converted into third linearly polarized light B1P1. As shown by arrow J, the third linearly polarized light B1P1 is emitted from the second (1/4) wave plate 30 and enters the second birefringence element 22.

一方、異常光線である第4直線偏光B1P2は、第1複屈折素子21の内部を第1複屈折素子21の長手方向から傾斜して伝搬する。矢印Kに示すように、第4直線偏光B1P2は、第1複屈折素子21から出射され、第2複屈折素子22に入射する。 On the other hand, the fourth linearly polarized light B1P2, which is an extraordinary ray, propagates inside the first birefringent element 21 at an angle inclined from the longitudinal direction of the first birefringent element 21. As indicated by arrow K, the fourth linearly polarized light B1P2 exits the first birefringent element 21 and enters the second birefringent element 22.

第2複屈折素子22において、第3直線偏光B1P1は、第2複屈折素子22の内部を第2複屈折素子22の長手方向に沿って伝搬する。一方、第4直線偏光B1P2は、第2複屈折素子22の内部を第2複屈折素子22の長手方向から傾斜して伝搬する。矢印Lに示すように、第3直線偏光B1P1及び第4直線偏光B1P2は、合波されて第2複屈折素子22から入射光BIとして出射される。非偏光を入射させたときの光BI´も第2複屈折素子22から出射される。 In the second birefringent element 22, the third linearly polarized light B1P1 propagates within the second birefringent element 22 along the longitudinal direction of the second birefringent element 22. On the other hand, the fourth linearly polarized light B1P2 propagates within the second birefringent element 22 at an angle inclined from the longitudinal direction of the second birefringent element 22. As shown by arrow L, the third linearly polarized light B1P1 and the fourth linearly polarized light B1P2 are combined and emitted from the second birefringent element 22 as incident light BI. Light BI' produced when unpolarized light is incident also exits the second birefringent element 22.

図7(a)は、光学ユニット1における第2直線偏波光B2の光路図であり、図7(b)は、図7(a)に示す第2直線偏波光B2の偏光面の遷移を示す図である。 Figure 7(a) is a diagram showing the optical path of the second linearly polarized light B2 in the optical unit 1, and Figure 7(b) is a diagram showing the transition of the polarization plane of the second linearly polarized light B2 shown in Figure 7(a).

まず、矢印Aに示すように、戻り光BR及びBR´は、1/4波長板120から第2ポート12を介して入射される。以下、戻り光BRについて説明するが、戻り光BR´は、波長が戻り光BRと異なる点、及びファラデー回転を生じていない点を除いて、戻り光BRと同様の光路を経る。戻り光BRは、第5直線偏光B2P1と、第5直線偏光B2P1と直交する偏光成分である第6直線偏光B2P2とを有する。 First, as shown by arrow A, return light BR and BR' enter through the second port 12 from the quarter-wave plate 120. The return light BR will be described below. The return light BR' follows the same optical path as the return light BR, except that its wavelength is different from that of the return light BR and it does not undergo Faraday rotation. The return light BR has a fifth linearly polarized light B2P1 and a sixth linearly polarized light B2P2, which is a polarization component orthogonal to the fifth linearly polarized light B2P1.

戻り光BRは、第2複屈折素子22に入射すると、第5直線偏光B2P1と、第6直線偏光B2P2とに分波される。第5直線偏光B2P1は、常光線であるため、第2複屈折素子22の内部を第2複屈折素子22の長手方向に沿って伝搬する。一方、第6直線偏光B2P2は、異常光線であるため、第2複屈折素子22の内部を第2複屈折素子22の長手方向から傾斜して伝搬する。 When the return light BR enters the second birefringent element 22, it is split into fifth linearly polarized light B2P1 and sixth linearly polarized light B2P2. The fifth linearly polarized light B2P1 is an ordinary ray, so it propagates within the second birefringent element 22 along the longitudinal direction of the second birefringent element 22. On the other hand, the sixth linearly polarized light B2P2 is an extraordinary ray, so it propagates within the second birefringent element 22 at an angle oblique to the longitudinal direction of the second birefringent element 22.

矢印Bに示すように、第5直線偏光B2P1は、第2複屈折素子22から出射され、第2(1/4)波長板30に入射する。第5直線偏光B2P1は、第2(1/4)波長板30の内部を伝搬するときに、第3円偏波光B2C1に変換される。矢印Cに示すように、第3円偏波光B2C1は、第2(1/4)波長板30から出射し、第2ファラデー回転子26に入射する。 As indicated by arrow B, the fifth linearly polarized light B2P1 is emitted from the second birefringent element 22 and enters the second (1/4) wave plate 30. As the fifth linearly polarized light B2P1 propagates through the second (1/4) wave plate 30, it is converted into the third circularly polarized light B2C1. As indicated by arrow C, the third circularly polarized light B2C1 is emitted from the second (1/4) wave plate 30 and enters the second Faraday rotator 26.

第3円偏波光B2C1は、第2ファラデー回転子26の内部を伝搬するときに、円偏光の位相を-45度シフトし、矢印Dに示すように、第2ファラデー回転子26から出射され、第1(1/4)波長板29に入射する。第3円偏光B2C1は、第1(1/4)波長板29の内部を伝搬するときに、第5直線偏光B2P1に変換される。矢印Eに示すように、第5直線偏光B2P1は、第1(1/4)波長板29から出射され、第1複屈折素子21に入射する。 As the third circularly polarized light B2C1 propagates through the second Faraday rotator 26, the phase of the circular polarization is shifted by -45 degrees, and as shown by arrow D, it is emitted from the second Faraday rotator 26 and enters the first (1/4) wave plate 29. As the third circularly polarized light B2C1 propagates through the first (1/4) wave plate 29, it is converted into fifth linearly polarized light B2P1. As shown by arrow E, the fifth linearly polarized light B2P1 is emitted from the first (1/4) wave plate 29 and enters the first birefringence element 21.

一方、異常光線である第6直線偏光B2P2は、第2複屈折素子22の内部を第2複屈折素子22の長手方向から傾斜して伝搬する。矢印Fに示すように、第6直線偏光B2P2は、第2複屈折素子22から出射され、第1複屈折素子21に入射する。 On the other hand, the sixth linearly polarized light B2P2, which is an extraordinary ray, propagates inside the second birefringent element 22 at an angle inclined from the longitudinal direction of the second birefringent element 22. As indicated by arrow F, the sixth linearly polarized light B2P2 is emitted from the second birefringent element 22 and enters the first birefringent element 21.

第1複屈折素子21において、第5直線偏光B2P1は、第1複屈折素子21の内部を第1複屈折素子21の長手方向に沿って伝搬する。一方、第6直線偏光B2P2は、第1複屈折素子21の内部を第1複屈折素子21の長手方向から傾斜して伝搬する。矢印Gに示すように、第5直線偏光B2P1及び第6直線偏光B2P2は、合波されて第1複屈折素子21から第2(1/2)波長板28に第4直線偏光B2として出射される。 In the first birefringent element 21, the fifth linearly polarized light B2P1 propagates within the first birefringent element 21 along the longitudinal direction of the first birefringent element 21. On the other hand, the sixth linearly polarized light B2P2 propagates within the first birefringent element 21 at an angle inclined from the longitudinal direction of the first birefringent element 21. As shown by arrow G, the fifth linearly polarized light B2P1 and the sixth linearly polarized light B2P2 are combined and output from the first birefringent element 21 to the second (1/2) wave plate 28 as the fourth linearly polarized light B2.

第4直線偏光B2は、第2(1/2)波長板28の内部を伝搬するときに、位相が-45度シフトして第2(1/2)波長板28から出射される。矢印Hに示すように、第5直線偏光B2P1及び第6直線偏光B2P2のそれぞれは、位相が-45度シフトして第3複屈折素子23に入射する。 When the fourth linearly polarized light B2 propagates through the second (1/2) wave plate 28, its phase is shifted by -45 degrees and it is emitted from the second (1/2) wave plate 28. As indicated by arrow H, the fifth linearly polarized light B2P1 and the sixth linearly polarized light B2P2 each enter the third birefringence element 23 with their phases shifted by -45 degrees.

第5直線偏光B2P1及び第6直線偏光B2P2は、第3複屈折素子23の内部を伝搬するときに、異常光線である第1直線偏光B2P3と、常光線である第2直線偏光B2P4とに分波される。第1直線偏光B2P3は、異常光線であるため、矢印Iに示すように、第3複屈折素子23の内部を第3複屈折素子23の長手方向から傾斜して伝搬して、第3複屈折素子23から出射し、第1(1/2)波長板27に入射する。 When the fifth linearly polarized light B2P1 and the sixth linearly polarized light B2P2 propagate through the third birefringent element 23, they are separated into the first linearly polarized light B2P3, which is an extraordinary ray, and the second linearly polarized light B2P4, which is an ordinary ray. Because the first linearly polarized light B2P3 is an extraordinary ray, it propagates through the third birefringent element 23 at an angle oblique to the longitudinal direction of the third birefringent element 23, as shown by arrow I, exits the third birefringent element 23, and enters the first (1/2) wave plate 27.

第1直線偏光B2P3は、第1(1/2)波長板27の内部を伝搬するときに位相が-45度シフトし、矢印Jに示すように、位相が-45度シフトして第1(1/2)波長板27から出射され、第1ファラデー回転子25に入射する。 The first linearly polarized light B2P3 undergoes a phase shift of -45 degrees as it propagates through the first (1/2) wave plate 27, and as shown by arrow J, it exits the first (1/2) wave plate 27 with a phase shift of -45 degrees and enters the first Faraday rotator 25.

第1直線偏光B2P3は、第1ファラデー回転子25の内部を伝搬するときに位相がさらに-45度シフトし、矢印Kに示すように、位相がさらに-45度シフトして第1ファラデー回転子25から出射され、第4複屈折素子24に入射する。 The first linearly polarized light B2P3 undergoes a further phase shift of -45 degrees as it propagates through the first Faraday rotator 25, and as indicated by arrow K, it is emitted from the first Faraday rotator 25 with a further phase shift of -45 degrees and enters the fourth birefringent element 24.

第1直線偏光B2P3は、常光線であるため、矢印Lに示すように、第4複屈折素子24の内部を第3複屈折素子23の長手方向に沿って伝搬して、第4複屈折素子24から出射し、第1光学素子31に入射する。第1直線偏光B2P3は、波長1550nmであるため、第1光学素子31を介して、フィルタ310で反射されて、第3ポート13から出射される。一方、非偏光を入射した際の戻り光は、波長1310nmであるため、フィルタ310を透過して、第5ポート15から出射される。 Since the first linearly polarized light B2P3 is an ordinary ray, it propagates inside the fourth birefringent element 24 along the longitudinal direction of the third birefringent element 23, as shown by arrow L, exits the fourth birefringent element 24, and enters the first optical element 31. Since the first linearly polarized light B2P3 has a wavelength of 1550 nm, it passes through the first optical element 31, is reflected by the filter 310, and exits from the third port 13. On the other hand, the returning light when unpolarized light is incident has a wavelength of 1310 nm, so it passes through the filter 310 and exits from the fifth port 15.

第2直線偏光B2P4は、常光線であるため、矢印Mに示すように、第3複屈折素子23の内部を第3複屈折素子23の長手方向に沿って伝搬して、第3複屈折素子23から出射し、第1(1/2)波長板27に入射する。 Since the second linearly polarized light B2P4 is an ordinary ray, it propagates inside the third birefringent element 23 along the longitudinal direction of the third birefringent element 23, as shown by arrow M, exits the third birefringent element 23, and enters the first (1/2) wave plate 27.

第2直線偏光B2P4は、第1(1/2)波長板27の内部を伝搬するときに位相が-45度シフトし、矢印Nに示すように、位相が-45度シフトして第1(1/2)波長板27から出射され、第1ファラデー回転子25に入射する。 The second linearly polarized light B2P4 undergoes a phase shift of -45 degrees as it propagates through the first (1/2) wave plate 27, and as shown by arrow N, it exits the first (1/2) wave plate 27 with a phase shift of -45 degrees and enters the first Faraday rotator 25.

第2直線偏光B2P4は、第1ファラデー回転子25の内部を伝搬するときに位相がさらに-45度シフトし、矢印Oに示すように、位相がさらに-45度シフトして第1ファラデー回転子25から出射され、第4複屈折素子24に入射する。 The second linearly polarized light B2P4 undergoes a further phase shift of -45 degrees as it propagates through the first Faraday rotator 25, and as indicated by arrow O, is emitted from the first Faraday rotator 25 with a further phase shift of -45 degrees and enters the fourth birefringent element 24.

第2直線偏光B2P4は、異常光線であるため、矢印Pに示すように、第4複屈折素子24の内部を第3複屈折素子23の長手方向から傾斜して伝搬して、第4複屈折素子24から出射し、第2光学素子32に入射する。第2直線偏光B2P4は、波長1550nmであるため、第2光学素子32を介して、フィルタ320で反射されて、第4ポート14から出射される。一方、非偏光を入射した際の戻り光は、波長1310nmであるため、フィルタ320を透過して、第6ポート16から出射される。 Since the second linearly polarized light B2P4 is an extraordinary ray, it propagates through the fourth birefringent element 24 at an angle relative to the longitudinal direction of the third birefringent element 23, as shown by arrow P, before exiting the fourth birefringent element 24 and entering the second optical element 32. Since the second linearly polarized light B2P4 has a wavelength of 1550 nm, it passes through the second optical element 32, is reflected by the filter 320, and exits from the fourth port 14. On the other hand, the return light when unpolarized light is incident has a wavelength of 1310 nm, so it passes through the filter 320 and exits from the sixth port 16.

(実施形態に係る光学ユニットの作用効果)
光学ユニット1は、分波処理及び合波処理を実行する素子として、ビームスプリッタよりも小型化が可能な複屈折素子を採用しているため、干渉型光磁界センサ装置100は、ビームスプリッタを使用する干渉型光磁界センサ装置よりも小型化が可能になる。例えば、ビームスプリッタの一辺の長さは300mm~600mm程度であるのに対し、複屈折素子の1つである方解石は、幅及び高さが30mmであり、長さが100mmである。
(Actions and Effects of the Optical Unit According to the Embodiment)
The optical unit 1 employs a birefringent element, which can be made smaller than a beam splitter, as an element that performs splitting and multiplexing processing, so the interferometric optical magnetic field sensor device 100 can be made smaller than an interferometric optical magnetic field sensor device that uses a beam splitter. For example, the length of one side of a beam splitter is about 300 mm to 600 mm, whereas calcite, which is a birefringent element, has a width and height of 30 mm and a length of 100 mm.

また、光学ユニット1及び干渉型光磁界センサ装置100は、光学素子の間の光路に光ファイバを配置することなく、光学素子の間を空間結合する。光学ユニット1及び干渉型光磁界センサ装置100は、光学素子の間を空間結合することで、光学素子の間の光路に光ファイバを配置する干渉型光磁界センサ装置よりも小型化が可能になる。 In addition, the optical unit 1 and the interferometric optical magnetic field sensor device 100 spatially couple the optical elements without placing an optical fiber in the optical path between the optical elements. By spatially coupling the optical elements, the optical unit 1 and the interferometric optical magnetic field sensor device 100 can be made smaller than an interferometric optical magnetic field sensor device that places an optical fiber in the optical path between the optical elements.

さらに、光学ユニット1に使用される複屈折素子の1つである方解石は、ビームスプリッタよりも消光比が高い。光学ユニット1及び干渉型光磁界センサ装置100は、ビームスプリッタよりも消光比が高い複屈折素子を使用することで、ビームスプリッタを使用する干渉型光磁界センサ装置よりもS/N比が高くなる。 Furthermore, calcite, one of the birefringent elements used in the optical unit 1, has a higher extinction ratio than a beam splitter. By using a birefringent element with a higher extinction ratio than a beam splitter, the optical unit 1 and the interferometric optical magnetic field sensor device 100 have a higher S/N ratio than interferometric optical magnetic field sensor devices that use beam splitters.

(実施形態に係る光学ユニットの変形例)
光学ユニット1は、筐体10の長手方向の一方の面に第1ポート11、第3ポート13及び第4ポート14が配置され、筐体10の長手方向と直交する一方の面に第5ポート15が配置され、筐体10の長手方向と直交する他方の面に第6ポート16が配置され、筐体10の長手方向の他方の面に第2ポート12が配置される。しかしながら、実施形態に係る光学ユニットは、1つの面に第1ポート11~第6ポート16が配置されてもよい。
(Modification of the optical unit according to the embodiment)
In the optical unit 1, the first port 11, the third port 13, and the fourth port 14 are arranged on one longitudinal surface of the housing 10, the fifth port 15 is arranged on one surface orthogonal to the longitudinal direction of the housing 10, the sixth port 16 is arranged on the other longitudinal surface of the housing 10. However, in the optical unit according to the embodiment, the first to sixth ports 11 to 16 may be arranged on one surface.

図8は、変形例に係る光学ユニット2の平面図であり、図9は、図8に示す光学ユニット2における第1直線偏波光B1の光路図であり、図10は、図8に示す光学ユニット2における第2直線偏波光B2の光路図である。 Figure 8 is a plan view of an optical unit 2 according to a modified example, Figure 9 is a diagram showing the optical path of the first linearly polarized light B1 in the optical unit 2 shown in Figure 8, and Figure 10 is a diagram showing the optical path of the second linearly polarized light B2 in the optical unit 2 shown in Figure 8.

光学ユニット2は、筐体40を筐体10の代わりに有する点で光学ユニット1と相違する。また、光学ユニット2は、光学素子41を第2ファラデー回転子26及び第1(1/2)波長板27の代わりに有する点で光学ユニット1と相違する。また、光学ユニット2は、第1光路プリズムミラー51~第6光路プリズムミラー56を有する点で光学ユニット1と相違する。また、光学ユニット2は、第1出射プリズムミラー61~第6出射プリズムミラー66を第1光学素子31及び第2光学素子32の代わりに有する点で光学ユニット1と相違する。 Optical unit 2 differs from optical unit 1 in that it has a housing 40 instead of housing 10. Optical unit 2 also differs from optical unit 1 in that it has an optical element 41 instead of the second Faraday rotator 26 and the first (1/2) wave plate 27. Optical unit 2 also differs from optical unit 1 in that it has a first optical path prism mirror 51 to a sixth optical path prism mirror 56. Optical unit 2 also differs from optical unit 1 in that it has a first exit prism mirror 61 to a sixth exit prism mirror 66 instead of the first optical element 31 and the second optical element 32.

筐体40、光学素子41、第1光路プリズムミラー51~第6光路プリズムミラー56及び第1出射プリズムミラー61~第6出射プリズムミラー66以外の光学ユニット2の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光学ユニット1の構成要素の構成及び機能と同一である。したがって、筐体40、光学素子41、第1光路プリズムミラー51~第6光路プリズムミラー56及び第1出射プリズムミラー61~第6出射プリズムミラー66以外の光学ユニット2の構成要素の構成及び機能についての詳細な説明は省略する。 The configurations and functions of the components of optical unit 2 other than the housing 40, optical element 41, first optical path prism mirror 51 to sixth optical path prism mirror 56, and first exit prism mirror 61 to sixth exit prism mirror 66 are identical to the configurations and functions of the components of optical unit 1 that are assigned the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the configurations and functions of the components of optical unit 2 other than the housing 40, optical element 41, first optical path prism mirror 51 to sixth optical path prism mirror 56, and first exit prism mirror 61 to sixth exit prism mirror 66 will be omitted.

筐体40は、第2ポート12、第5ポート15、第6ポート16が、第1ポート11、第3ポート13及び第4ポート14と同一面に配置される。また、光学素子41は、第2ファラデー回転子26及び第1(1/2)波長板27を一体化した素子である。 In the housing 40, the second port 12, fifth port 15, and sixth port 16 are arranged on the same plane as the first port 11, third port 13, and fourth port 14. The optical element 41 is an integrated element of the second Faraday rotator 26 and the first (1/2) wave plate 27.

第1光路プリズムミラー51~第6光路プリズムミラー56及び第1出射プリズムミラー61~第6出射プリズムミラー66は、何れも直角プリズムミラーである。第1光路プリズムミラー51及び第2光路プリズムミラー52は、第1複屈折素子21と第1(1/4)波長板29との間を光学的に接続する光路に配置され、光路を反転させる。 The first optical path prism mirror 51 to the sixth optical path prism mirror 56 and the first exit prism mirror 61 to the sixth exit prism mirror 66 are all rectangular prism mirrors. The first optical path prism mirror 51 and the second optical path prism mirror 52 are disposed in the optical path optically connecting the first birefringent element 21 and the first (1/4) wave plate 29, and reverse the optical path.

第3光路プリズムミラー53~第6光路プリズムミラー56は、第1複屈折素子21と第2複屈折素子22との間を光学的に接続する光路に配置される。第3光路プリズムミラー53及び第4光路プリズムミラー54は、第1複屈折素子21と第2複屈折素子22との間の光路を反転させる。第5光路プリズムミラー55及び第6光路プリズムミラー56は、第1複屈折素子21と第2複屈折素子22との間の光路を、筐体40の短手方向の内側にシフトする。 The third optical path prism mirror 53 to the sixth optical path prism mirror 56 are arranged on the optical path optically connecting the first birefringent element 21 and the second birefringent element 22. The third optical path prism mirror 53 and the fourth optical path prism mirror 54 invert the optical path between the first birefringent element 21 and the second birefringent element 22. The fifth optical path prism mirror 55 and the sixth optical path prism mirror 56 shift the optical path between the first birefringent element 21 and the second birefringent element 22 inward in the short direction of the housing 40.

第1出射プリズムミラー61及び第2出射プリズムミラー62は、第1光学素子31と同様に第4複屈折素子24と第3ポート13との間を光学的に接続する。第1出射プリズムミラー61及び第5出射プリズムミラー65は、第1光学素子31と同様に第4複屈折素子24と第5ポート15との間を光学的に接続する。また、第3出射プリズムミラー63及び第4出射プリズムミラー64は、第2光学素子32と同様に第4複屈折素子24と第4ポート14との間を光学的に接続する。第3出射プリズムミラー63及び第6出射プリズムミラー66は、第2光学素子32と同様に第4複屈折素子24と第6ポート16との間を光学的に接続する。 The first exit prism mirror 61 and the second exit prism mirror 62 optically connect the fourth birefringent element 24 and the third port 13, similar to the first optical element 31. The first exit prism mirror 61 and the fifth exit prism mirror 65 optically connect the fourth birefringent element 24 and the fifth port 15, similar to the first optical element 31. The third exit prism mirror 63 and the fourth exit prism mirror 64 optically connect the fourth birefringent element 24 and the fourth port 14, similar to the second optical element 32. The third exit prism mirror 63 and the sixth exit prism mirror 66 optically connect the fourth birefringent element 24 and the sixth port 16, similar to the second optical element 32.

また、光学ユニット1は、第3複屈折素子23及び第4複屈折素子24等の第2直線偏波光B2を第1直線偏光B2P3及び第2直線偏光B2P4に分波する光学素子を有する。しかしながら、実施形態に係る光学ユニットは、第2直線偏波光B2を分波する光学素子を有さなくてもよい。 The optical unit 1 also includes optical elements, such as a third birefringent element 23 and a fourth birefringent element 24, that split the second linearly polarized light B2 into a first linearly polarized light B2P3 and a second linearly polarized light B2P4. However, the optical unit according to the embodiment does not necessarily have to include an optical element that splits the second linearly polarized light B2.

また、光学ユニット1は、第3複屈折素子23及び第4複屈折素子24の2つの複屈折素子により第2直線偏波光B2を分波するが、実施形態に係る光学ユニットは、単一又は3つ以上の複屈折素子により第2直線偏波光B2を分波してもよい。 Furthermore, while the optical unit 1 splits the second linearly polarized light B2 using two birefringent elements, the third birefringent element 23 and the fourth birefringent element 24, the optical unit according to the embodiment may split the second linearly polarized light B2 using a single birefringent element or three or more birefringent elements.

また、光学ユニット1では、第1複屈折素子21~第2複屈折素子22は方解石により形成されるが、実施形態に係る光学ユニットでは、複屈折素子は、方解石以外の複屈折材料により形成されてもよい。 Furthermore, in the optical unit 1, the first birefringent element 21 to the second birefringent element 22 are formed from calcite, but in the optical unit according to the embodiment, the birefringent elements may be formed from a birefringent material other than calcite.

例えば、実施形態に係る光学ユニットでは、複屈折素子は、水晶(SiO2)、金紅石(ルチル、TiO2)及び鋼玉(サファイヤ、Al23)によって形成されてもよい。波長が589.3nmの光が入射したときの方解石の常光線の屈折率は1.6584であり、異常光線の屈折率は1.4864である。一方、波長が589.3nmの光が入射したときの水晶の常光線の屈折率は1.5443であり、異常光線の屈折率は1.5534である。また、波長が589.3nmの光が入射したときの金紅石の常光線の屈折率は2.6160であり、異常光線の屈折率は2.903である。また、波長が589.3nmの光が入射したときの鋼玉の常光線の屈折率は1.768であり、異常光線の屈折率は1.7600である。 For example, in the optical unit according to the embodiment, the birefringent element may be formed of quartz (SiO 2 ), rutile (TiO 2 ), and corundum (sapphire, Al 2 O 3 ). When light having a wavelength of 589.3 nm is incident, the refractive index of calcite is 1.6584 for the ordinary ray and 1.4864 for the extraordinary ray. On the other hand, when light having a wavelength of 589.3 nm is incident, the refractive index of quartz is 1.5443 for the ordinary ray and 1.5534 for the extraordinary ray. When light having a wavelength of 589.3 nm is incident, the refractive index of rutile for the ordinary ray is 2.6160 and the refractive index of the extraordinary ray is 2.903. When light having a wavelength of 589.3 nm is incident, the refractive index of corundum for the ordinary ray is 1.768 and the refractive index of the extraordinary ray is 1.7600.

1、2 光学ユニット
10 筐体
11 第1ポート
12 第2ポート
13 第3ポート
14 第4ポート
15 第5ポート
16 第6ポート
21 第1複屈折素子
22 第2複屈折素子
23 第3複屈折素子
24 第4複屈折素子
25 第1ファラデー回転子
26 第2ファラデー回転子(第2偏光素子)
27 第1(1/2)波長板
28 第2(1/2)波長板(第1偏光素子)
100 干渉型光磁界センサ装置
110 第1発光部
110a 第2発光部
120 1/4波長板
130 平凸レンズ
140 磁界センサ素子
150 検出信号発生部
160 クロストーク補償回路
170 信号処理回路
1, 2 Optical unit 10 Housing 11 First port 12 Second port 13 Third port 14 Fourth port 15 Fifth port 16 Sixth port 21 First birefringent element 22 Second birefringent element 23 Third birefringent element 24 Fourth birefringent element 25 First Faraday rotator 26 Second Faraday rotator (second polarization element)
27 First (1/2) wave plate 28 Second (1/2) wave plate (first polarizing element)
REFERENCE SIGNS LIST 100 Interference type optical magnetic field sensor device 110 First light emitting unit 110a Second light emitting unit 120 Quarter wave plate 130 Plano-convex lens 140 Magnetic field sensor element 150 Detection signal generating unit 160 Crosstalk compensation circuit 170 Signal processing circuit

Claims (9)

第1直線偏波光を出射する第1発光部と、
非偏光を出射する第2発光部と、
少なくともその一部が所定の磁界内に配置可能であり、入射光が入射されることに応じて戻り光を出射する磁界センサ素子と、
前記第1直線偏波光及び前記非偏光が入射される第1ポート、前記磁界センサ素子に対して前記入射光を出射すると共に前記戻り光が入射される第2ポート、前記戻り光のうち前記第1直線偏波光の戻り光を分波した第1直線偏光及び該第1直線偏光と直交する第2直線偏光をそれぞれ出射する第3ポート及び第4ポート、並びに前記戻り光のうち前記非偏光の戻り光を分波したP偏光成分及びS偏光成分をそれぞれ出射する第5ポート及び第6ポートを有する光学ユニットと、
前記第1直線偏光及び前記第2直線偏光を受光して電気信号に変換することで、前記磁界センサ素子に印加される磁界に応じた検出信号を出力する検出信号発生部と、
前記P偏光成分及び前記S偏光成分を受光して電気信号に変換することで、偏波クロストークに応じた外乱信号を出力するクロストーク補償回路と、
前記検出信号及び前記外乱信号を受信して、前記検出信号と前記外乱信号との差分信号を出力する信号処理回路と、
を有することを特徴とする干渉型光磁界センサ装置。
a first light emitting unit that emits first linearly polarized light;
a second light emitting unit that emits unpolarized light;
a magnetic field sensor element, at least a portion of which can be placed within a predetermined magnetic field, which emits return light in response to incident light;
an optical unit having a first port into which the first linearly polarized light and the unpolarized light are incident, a second port that emits the incident light to the magnetic field sensor element and into which the returned light is incident, a third port and a fourth port that respectively emit first linearly polarized light and second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light obtained by splitting the first linearly polarized light from the returned light, and a fifth port and a sixth port that respectively emit P-polarized component and S-polarized component obtained by splitting the unpolarized returned light from the returned light;
a detection signal generating unit that receives the first linearly polarized light and the second linearly polarized light and converts them into electrical signals, thereby outputting a detection signal corresponding to a magnetic field applied to the magnetic field sensor element;
a crosstalk compensation circuit that receives the P-polarized component and the S-polarized component and converts them into electrical signals to output a disturbance signal corresponding to the polarization crosstalk;
a signal processing circuit that receives the detection signal and the disturbance signal and outputs a difference signal between the detection signal and the disturbance signal;
An interference type optical magnetic field sensor device comprising:
前記第1直線偏波光の波長は、第1波長帯の光であり、
前記非偏光の波長は、前記第1波長帯とは異なる第2波長帯の光である、
請求項1に記載の干渉型光磁界センサ装置。
the wavelength of the first linearly polarized light is light in a first waveband,
the wavelength of the unpolarized light is light in a second wavelength band different from the first wavelength band;
2. The interference type optical magnetic field sensor device according to claim 1.
前記第1波長帯は、Cバンドの波長帯域に含まれ、
前記第2波長帯は、Oバンドの波長帯域に含まれる、
請求項2に記載の干渉型光磁界センサ装置。
the first wavelength band is included in the C-band wavelength band,
The second wavelength band is included in the O-band wavelength band.
3. The interference type optical magnetic field sensor device according to claim 2.
前記光学ユニットは、
前記第1直線偏波光が入射されることに応じて、第3直線偏光及び前記第3直線偏光と直交する第4直線偏光を出射し、且つ、第5直線偏光及び前記第5直線偏光と直交する第6直線偏光が入射されることに応じて、第2直線偏波光を出射する第1偏光素子と、
前記第1偏光素子に光学的に接続され、前記第3直線偏光及び前記第6直線偏光を伝搬する第1光路、及び、前記第4直線偏光及び前記第5直線偏光を伝搬する第2光路を有する光路部と、
前記第2直線偏波光が前記第1偏光素子から入射されることに応じて、前記第2直線偏波光を第1直線偏光及び前記第1直線偏光と直交する第2直線偏光に分波する第3複屈折素子と、を有し、
前記光路部は、
前記第1偏光素子から入射された前記第3直線偏光及び前記第4直線偏光を前記第1光路及び前記第2光路のそれぞれに分波すると共に、前記第2光路を伝搬した前記第5直線偏光及び前記第1光路を伝搬した前記第6直線偏光を合波して前記第1偏光素子に出射する第1複屈折素子と、
前記第1光路を伝搬した前記第3直線偏光及び前記第2光路を伝搬した前記第4直線偏光を合波して前記第2ポートに出射すると共に、前記第2ポートから入射された前記第5直線偏光及び前記第6直線偏光を前記第1光路及び前記第2光路のそれぞれに分波する第2複屈折素子と、を有する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の干渉型光磁界センサ装置。
The optical unit comprises:
a first polarizing element that, in response to the first linearly polarized light being incident thereon, emits third linearly polarized light and fourth linearly polarized light orthogonal to the third linearly polarized light, and that, in response to the fifth linearly polarized light and sixth linearly polarized light orthogonal to the fifth linearly polarized light being incident thereon, emits second linearly polarized light;
an optical path unit optically connected to the first polarizing element, the optical path unit having a first optical path that propagates the third linearly polarized light and the sixth linearly polarized light, and a second optical path that propagates the fourth linearly polarized light and the fifth linearly polarized light;
a third birefringence element that, in response to the second linearly polarized light being incident from the first polarizing element, demultiplexes the second linearly polarized light into a first linearly polarized light and a second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light,
The optical path section includes:
a first birefringence element that separates the third linearly polarized light and the fourth linearly polarized light incident from the first polarization element into the first optical path and the second optical path, respectively, and combines the fifth linearly polarized light that has propagated through the second optical path and the sixth linearly polarized light that has propagated through the first optical path, and outputs the combined light to the first polarization element;
a second birefringence element that combines the third linearly polarized light that has propagated through the first optical path and the fourth linearly polarized light that has propagated through the second optical path and outputs the combined light to the second port, and that separates the fifth linearly polarized light and the sixth linearly polarized light that have entered from the second port into the first optical path and the second optical path, respectively.
4. The interference type optical magnetic field sensor device according to claim 1.
前記光路部は、前記第1光路に配置され、前記第5直線偏光と前記第6直線偏光との間の位相差が90度になるように、前記第3直線偏光及び前記第6直線偏光の位相を調整する第2光学素子をさらに有する、請求項4に記載の干渉型光磁界センサ装置。 The interferometric optical magnetic field sensor device of claim 4, wherein the optical path section further includes a second optical element disposed in the first optical path and configured to adjust the phases of the third linearly polarized light and the sixth linearly polarized light so that the phase difference between the fifth linearly polarized light and the sixth linearly polarized light is 90 degrees. 前記第2直線偏波光が前記第1偏光素子から入射されることに応じて、前記第2直線偏波光を第1直線偏光及び前記第1直線偏光と直交する第2直線偏光に分波する第3複屈折素子をさらに有する、請求項4または5に記載の干渉型光磁界センサ装置。 The interferometric optical magnetic field sensor device of claim 4 or 5, further comprising a third birefringence element that, in response to the second linearly polarized light being incident from the first polarizing element, splits the second linearly polarized light into a first linearly polarized light and a second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light. 前記第3複屈折素子から前記第1直線偏光及び前記第2直線偏光が入射される第4複屈折素子をさらに有し、
前記第3ポートには、前記第4複屈折素子から前記第1直線偏光が入射され、
前記第4ポートには、前記第4複屈折素子から前記第2直線偏光が入射される、
請求項6に記載の干渉型光磁界センサ装置。
a fourth birefringent element onto which the first linearly polarized light and the second linearly polarized light are incident from the third birefringent element,
the first linearly polarized light is incident on the third port from the fourth birefringent element,
the second linearly polarized light is incident on the fourth port from the fourth birefringent element;
7. An interference type optical magnetic field sensor device according to claim 6.
前記第1複屈折素子、前記第2複屈折素子、前記第3複屈折素子、及び前記第4複屈折素子は、方解石により形成される、請求項7に記載の干渉型光磁界センサ装置。 The interferometric optical magnetic field sensor device of claim 7, wherein the first birefringent element, the second birefringent element, the third birefringent element, and the fourth birefringent element are formed of calcite. 前記第1複屈折素子と前記第2複屈折素子とは、空間結合される、請求項4乃至8のいずれか一項に記載の干渉型光磁界センサ装置。 An interferometric optical magnetic field sensor device according to any one of claims 4 to 8, wherein the first birefringent element and the second birefringent element are spatially coupled.
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