JPH0249667B2 - JIKIKOGAKUSOCHI - Google Patents
JIKIKOGAKUSOCHIInfo
- Publication number
- JPH0249667B2 JPH0249667B2 JP17722783A JP17722783A JPH0249667B2 JP H0249667 B2 JPH0249667 B2 JP H0249667B2 JP 17722783 A JP17722783 A JP 17722783A JP 17722783 A JP17722783 A JP 17722783A JP H0249667 B2 JPH0249667 B2 JP H0249667B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- light emitting
- emitting end
- reflecting mirror
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は、ヘテロダイン方式の磁場測定装置に
係り、とくに光を用いてヘテロダイン方式により
磁場を測定する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a heterodyne-type magnetic field measuring device, and particularly to a device that measures a magnetic field by the heterodyne-type using light.
(b) 技術の背景
近年ホール素子あるいは磁気抵抗効果素子等の
小型の固体トランスデユサーを用いる磁場測定方
法が実用化されている。この他ジヨセフソン効果
を用いたSQUID(Superconducting Quntum
Interference Device)のような高精度磁場測定
が可能な素子も開発されている。(b) Background of the technology In recent years, magnetic field measurement methods using small solid-state transducers such as Hall elements or magnetoresistive elements have been put into practical use. In addition, SQUID (Superconducting Quantum) using the Josephson effect
Devices that can measure magnetic fields with high precision, such as interference devices, have also been developed.
(c) 従来技術と問題点
ホール素子や磁気抵抗効果素子は、その内部に
おける電流担体の運動の磁場による変化を起電力
あるいは電流の変化として検出するものであつ
て、一般に得られる測定精度はそれほど高くはな
い。(c) Conventional technology and problems Hall elements and magnetoresistive elements detect changes in the movement of current carriers inside them due to magnetic fields as changes in electromotive force or current, and the measurement accuracy that can be obtained is generally limited. It's not expensive.
一方、SQUIDは1磁束量子程度の微弱磁束を
検出可能であるが、測定素子を極低温に冷却する
必要があり、装置が大がかりとなるために、その
適用は特殊な目的のみに限定される。 On the other hand, SQUID can detect weak magnetic flux of about one flux quantum, but the measurement element needs to be cooled to an extremely low temperature and the device is large-scale, so its application is limited to special purposes.
(d) 発明の目的
本発明は、比較的小型で高精度の測定を可能と
する新規な磁気光学装置を提供することを目的と
する。(d) Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to provide a novel magneto-optical device that is relatively small and capable of highly accurate measurement.
(e) 発明の構成
本発明は、振動面が互いに直交する二つの直線
偏光を出力する活性層を有する半導体レーザと、
該半導体レーザの一方の光射出端側に設けられた
第1の反射鏡と、該一方の光射出端と該第1の反
射鏡との間にその主軸が該半導体レーザの活性層
に対して+45度の角度を成すようにして設けられ
且つ該一方の光射出端から射出された前記二つの
直線偏光をそれらの進行方向に向かつて互いに逆
廻りの円偏光に変換するための第1のλ/4板
と、該半導体レーザの他方の光射出端側に設けら
れた第2の反射鏡と、該他方の光射出端と該第2
の反射鏡との間にその主軸が該半導体レーザの活
性層に対して−45度の角度を成すようにして設け
られ且つ該他方の光射出端から射出された前記二
つの直線偏光をそれらの進行方向に向かつて互い
に逆廻りの円偏光に変換するための第2のλ/4
板と、該第2のλ/4板と該第2の反射鏡との間
に設けられ且つ前記互いに逆廻りの円偏光の縮退
を解くためのフアラデー回転子とを備えたことを
特徴とし、その一形態として、半導体レーザの光
出射端とλ/4板との間を偏波保存フアイバで接
続した場合を含む。(e) Structure of the Invention The present invention provides a semiconductor laser having an active layer that outputs two linearly polarized lights whose vibration planes are orthogonal to each other;
a first reflecting mirror provided on one light emitting end side of the semiconductor laser, and a main axis between the one light emitting end and the first reflecting mirror with respect to the active layer of the semiconductor laser; a first λ for converting the two linearly polarized lights that are provided at an angle of +45 degrees and emitted from the one light exit end into circularly polarized lights that rotate in opposite directions in their traveling directions; /4 plate, a second reflecting mirror provided on the other light emitting end side of the semiconductor laser, and a second reflecting mirror provided on the other light emitting end side of the semiconductor laser;
and a reflecting mirror such that its main axis forms an angle of −45 degrees with respect to the active layer of the semiconductor laser, and the two linearly polarized lights emitted from the other light emitting end are A second λ/4 for converting into circularly polarized light that rotates in opposite directions in the direction of travel.
plate, and a Faraday rotator provided between the second λ/4 plate and the second reflecting mirror and for solving degeneracy of the mutually opposite circularly polarized light, One form of this includes a case where the light emitting end of the semiconductor laser and the λ/4 plate are connected by a polarization maintaining fiber.
(f) 発明の実施例
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。(f) Embodiments of the invention Examples of the invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示し、半導体レー
ザ1には外部共振器を形成する反射面(反射鏡)
2および3が設けられている。さらに反射面2の
前にはλ/4板4が、また反射面3の前にはフア
ラデー回転子5およびλ/4板6が設けられてい
る。同図において7は偏波保存フアイバと称され
る光フアイバの一種である。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a semiconductor laser 1 has a reflecting surface (reflecting mirror) forming an external cavity.
2 and 3 are provided. Further, a λ/4 plate 4 is provided in front of the reflecting surface 2, and a Faraday rotator 5 and a λ/4 plate 6 are provided in front of the reflecting surface 3. In the figure, 7 is a type of optical fiber called a polarization maintaining fiber.
一般に半導体レーザ1が構成する共振器には、
偏光面が互いに直交するTE波およびTM波が存
在する。しかしながら、第1図に示す構成の系に
おいては、例えば半導体レーザ1から図上で左側
に出射されたTE波は、λ/4板4を通過するこ
とによつて、例えば右廻りの円偏光となり、これ
が反射面2で反射されて再びλ/4板4を通過す
ることによつて、偏光面がπ/2回転した直線偏
光、すなわちTM波となる。同様に、半導体レー
ザ1から図上で右側に出射されたTM波は、λ/
4板6を通過することによつて、例えば左廻りの
円偏光となり、反射面3で反射されたのち、再び
λ/4板6を通過することによつてTE波になる。
すなわち、TE波として出射された光は反射面2
および3の間を1往復したのちは、やはりTE波
に戻る。逆にTM波として出射された光は、反射
面2および3の間を1往復したのちは、やはり
TM波に戻る。 Generally, the resonator constituted by the semiconductor laser 1 includes:
There are TE waves and TM waves whose polarization planes are orthogonal to each other. However, in the system with the configuration shown in FIG. 1, for example, the TE wave emitted from the semiconductor laser 1 to the left side in the figure becomes, for example, clockwise circularly polarized light by passing through the λ/4 plate 4. , this is reflected by the reflecting surface 2 and passes through the λ/4 plate 4 again, thereby becoming linearly polarized light whose plane of polarization has been rotated by π/2, that is, a TM wave. Similarly, the TM wave emitted from the semiconductor laser 1 to the right in the figure is λ/
By passing through the 4-plate 6, it becomes, for example, counterclockwise circularly polarized light, and after being reflected by the reflecting surface 3, it passes through the λ/4 plate 6 again and becomes a TE wave.
In other words, the light emitted as a TE wave is reflected by the reflecting surface 2.
After making one round trip between and 3, it returns to the TE wave. On the contrary, the light emitted as a TM wave, after making one round trip between the reflecting surfaces 2 and 3,
Return to TM waves.
上記の系においては、フアラデー回転子5を通
過する2種類の光、つまり図上で半導体レーザ1
の右側に出射されたTE波およびTM波は、それ
ぞれ互いに逆廻りの円偏光となつている。フアラ
デー回転子5は磁場の下では、右廻りと左廻りの
円偏光のそれぞれに対して、異なつた屈折率を示
す。したがつて、それぞれの円偏光が、一定厚さ
のフアラデー回転子5を通過するに要する時間に
差が生じることになる。その結果、上記2種類の
光に対して反射面2および3間の距離が見掛け上
異なり、これらの光は異なつた共振周波数を持つ
ことになる。 In the above system, two types of light pass through the Faraday rotator 5, that is, the semiconductor laser 1 in the figure.
The TE wave and TM wave emitted to the right side of the beam are each circularly polarized in opposite directions. Under a magnetic field, the Faraday rotator 5 exhibits different refractive indices for clockwise and counterclockwise circularly polarized light. Therefore, there will be a difference in the time required for each circularly polarized light to pass through the Faraday rotator 5 having a constant thickness. As a result, the distances between the reflecting surfaces 2 and 3 are apparently different for the two types of light, and these lights have different resonance frequencies.
ここで、フアラデー回転子が設けられていない
か、または設けられていても磁場が加えられてい
ない場合は、右廻りと左廻りの円偏光は互いに時
間反転をした関係にあるので縮退している。フア
ラデー回転子に磁場が加えられると縮退が解かれ
て、それぞれのモードの光は、周波数がω+Δω
およびω−Δωで与えられる2つの光となる。た
だし、ωは中心の周波数である。 Here, if a Faraday rotator is not provided, or if a magnetic field is not applied even if it is provided, the clockwise and counterclockwise circularly polarized light are in a time-reversal relationship with each other, so they are degenerate. . When a magnetic field is applied to the Faraday rotator, the degeneracy is resolved, and each mode of light has a frequency of ω + Δω.
and ω-Δω. However, ω is the center frequency.
したがつて、加えられる磁場を制御して変化さ
せる手段を設けることにより、光周波数変調器を
構成することができる。 Therefore, by providing means for controlling and changing the applied magnetic field, an optical frequency modulator can be constructed.
一方、フアラデー回転子が右廻および左廻りの
各円偏光に対して示す屈折率の差が磁場強度に比
例する。すなわち、
nr〜nl∞H
ただし、nrおよびnlはそれぞれ右廻りおよび左
廻りの円偏光に対する屈折率、Hは磁場強度であ
る。したがつて、上記差周波数Δωは磁場強度H
に比例して変化することになり、該Δωを検出す
ることによつて、磁場強度を知ることができるの
で、磁場測定装置も構成することができる。 On the other hand, the difference in refractive index exhibited by the Faraday rotator for each of the right-handed and left-handed circularly polarized lights is proportional to the magnetic field strength. That is, nr~nl∞H where nr and nl are the refractive indexes for clockwise and counterclockwise circularly polarized light, respectively, and H is the magnetic field strength. Therefore, the above difference frequency Δω is the magnetic field strength H
By detecting the Δω, the magnetic field strength can be determined, and a magnetic field measuring device can also be constructed.
該Δωの検出は、前記のようにして発生させた
周波数ω+Δωおよびω−Δωの2つの光を干渉
させて得られるビート信号を検出するることによ
つて行うことができる。この方法によれば、直線
偏光をフアラデー回転子を通過させた際に生じる
偏光面の回転角の変化を検出する、従来から公知
の磁場測定方法に比して、数桁以上の高精度の測
定が可能となる。 The detection of Δω can be performed by detecting a beat signal obtained by interfering the two lights of frequencies ω+Δω and ω−Δω generated as described above. According to this method, measurement accuracy is several orders of magnitude higher than that of conventional magnetic field measurement methods, which detect changes in the rotation angle of the plane of polarization that occur when linearly polarized light passes through a Faraday rotator. becomes possible.
図示した測定系においては、偏波保存フアイバ
7が設けられている。該偏波保存フアイバは、そ
の中を通過する光の偏光モードを保存することが
できる性質を有する光フアイバとして市販されて
いるものである。光源として半導体レーザを用い
た場合には、前記のように偏光面が互いに直交す
るTE波およびTM波が出射され得るが、偏波保
存フアイバ内部においては、該TE波およびTM
波は空間を伝播する場合におけると同じように互
いに独立に通過する。したがつて、該偏波保存フ
アイバを用いることによつて、第1図に示す系の
左半分(半導体レーザ1、λ/4板4、反射面
2)の光軸と、右半分(λ/4板6、フアラデー
回転子5、反射面3)の光軸とが一致するような
空間配置を取る必要がなくなる。すなわち、上記
系の右半分のみを測定すべき磁場中に設置して、
測定が可能となるのである。その結果、上記系の
右半分を小さなプローブとして構成し、これを用
いて高精度の磁場測定を行うことを可能とする。
該測定装置においては、プローブとレーザ光源を
含む装置本体間は光フアイバにより結合されてい
るために、外部誘導ノイズによる精度の低下を生
じない利点が得られるのはもちろんである。 In the illustrated measurement system, a polarization maintaining fiber 7 is provided. The polarization-maintaining fiber is a commercially available optical fiber having the property of preserving the polarization mode of light passing through it. When a semiconductor laser is used as a light source, TE waves and TM waves whose polarization planes are orthogonal to each other can be emitted as described above, but inside a polarization maintaining fiber, the TE waves and TM waves are
Waves pass independently of each other, just as they do when propagating through space. Therefore, by using the polarization maintaining fiber, the optical axis of the left half (semiconductor laser 1, λ/4 plate 4, reflective surface 2) of the system shown in FIG. There is no need for a spatial arrangement in which the optical axes of the four plates 6, Faraday rotator 5, and reflection surface 3 coincide with each other. That is, by installing only the right half of the above system in the magnetic field to be measured,
This makes measurement possible. As a result, it is possible to configure the right half of the system as a small probe and use it to perform highly accurate magnetic field measurements.
In this measuring device, since the probe and the main body of the device including the laser light source are coupled by an optical fiber, there is of course an advantage that accuracy does not deteriorate due to externally induced noise.
なお、本発明に用いる半導体レーザにおいて
は、光出射端面に反射防止用コーテイングを施す
ことが望ましい。 Note that in the semiconductor laser used in the present invention, it is desirable to apply an antireflection coating to the light emitting end facet.
(g) 発明の効果
本発明によれば、冷却を必要としないで、また
外部誘導ノイズの影響を受けずに、微小空間の磁
場を高精度で測定可能とし、また光周波数の変調
を可能とする効果がある。(g) Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to measure a magnetic field in a microscopic space with high precision without requiring cooling and without being affected by externally induced noise, and it is also possible to modulate an optical frequency. It has the effect of
第1図は本発明に係る磁場測定装置の構成例を
示す図である。
図において、1は半導体レーザ、2および3は
反射面、4および6はλ/4板、5はフアラデー
回転子、7は偏波保存フアイバである。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a magnetic field measuring device according to the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor laser, 2 and 3 are reflective surfaces, 4 and 6 are λ/4 plates, 5 is a Faraday rotator, and 7 is a polarization-maintaining fiber.
Claims (1)
力する活性層を有する半導体レーザと、 該半導体レーザの一方の光射出端側に設けられ
た第1の反射鏡と、 該一方の光射出端と該第1の反射鏡との間にそ
の主軸が該半導体レーザの活性層に対して+45度
の角度を成すようにして設けられ且つ該一方の光
射出端から射出された前記二つの直線偏光をそれ
らの進行方向に向かつて互いに逆廻りの円偏光に
変換するための第1のλ/4板と、 該半導体レーザの他方の光射出端側に設けられ
た第2の反射鏡と、 該他方の光射出端と該第2の反射鏡との間にそ
の主軸が該半導体レーザの活性層に対して−45度
の角度を成すようにして設けられ且つ該他方の光
射出端から射出された前記二つの直線偏光をそれ
らの進行方向に向かつて互いに逆廻りの円偏光に
変換するための第2のλ/4板と、 該第2のλ/4板と該第2の反射鏡との間に設
けられ且つ前記互いに逆廻りの円偏光の縮退を解
くためのフアラデー回転子 とを備えたこをを特徴とする磁気光学装置。 2 該半導体レーザの他方の光射出端と該第2の
λ/4板との間が偏波保存フアイバで光学的に接
続されていることを特徴とする請求項1記載の磁
気光学装置。[Scope of Claims] 1. A semiconductor laser having an active layer that outputs two linearly polarized lights whose vibration planes are orthogonal to each other; a first reflecting mirror provided on one light emitting end side of the semiconductor laser; The light is provided between one light emitting end and the first reflecting mirror so that its main axis forms an angle of +45 degrees with respect to the active layer of the semiconductor laser, and the light is emitted from the one light emitting end. a first λ/4 plate for converting the two linearly polarized lights into oppositely circularly polarized lights in their traveling directions; and a second λ/4 plate provided on the other light emitting end side of the semiconductor laser. A reflecting mirror is provided between the other light emitting end and the second reflecting mirror so that its main axis forms an angle of −45 degrees with respect to the active layer of the semiconductor laser, and a second λ/4 plate for converting the two linearly polarized lights emitted from the exit end into circularly polarized lights in opposite directions in their traveling directions; 1. A magneto-optical device comprising: a Faraday rotator provided between the second reflecting mirror and a Faraday rotator for solving degeneracy of the mutually opposite circularly polarized light. 2. The magneto-optical device according to claim 1, wherein the other light emitting end of the semiconductor laser and the second λ/4 plate are optically connected by a polarization maintaining fiber.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17722783A JPH0249667B2 (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | JIKIKOGAKUSOCHI |
| CA000463409A CA1251846A (en) | 1983-09-26 | 1984-09-17 | Laser light source device |
| US06/654,628 US4637027A (en) | 1983-09-26 | 1984-09-26 | Laser light source device |
| DE8484306546T DE3483766D1 (en) | 1983-09-26 | 1984-09-26 | LASER LIGHT SOURCE. |
| KR8405900A KR890003390B1 (en) | 1983-09-26 | 1984-09-26 | Laser light source device |
| EP84306546A EP0138452B1 (en) | 1983-09-26 | 1984-09-26 | Laser light source device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17722783A JPH0249667B2 (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | JIKIKOGAKUSOCHI |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6069573A JPS6069573A (en) | 1985-04-20 |
| JPH0249667B2 true JPH0249667B2 (en) | 1990-10-30 |
Family
ID=16027373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17722783A Expired - Lifetime JPH0249667B2 (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | JIKIKOGAKUSOCHI |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0249667B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1322599C (en) * | 1988-01-13 | 1993-09-28 | Nobuhiro Fukushima | Floating type magneto-optic disk reading head system having external semiconductor laser resonator operating at orthogonal two mode oscillations |
| JPH07111456B2 (en) * | 1992-04-28 | 1995-11-29 | 正 末田 | Polarization-maintaining optical fiber type magnetic field sensor |
| JP7023459B2 (en) * | 2018-02-09 | 2022-02-22 | シチズンファインデバイス株式会社 | Magnetic field sensor element and magnetic field sensor device |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP17722783A patent/JPH0249667B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6069573A (en) | 1985-04-20 |
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