(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２芯光ファイバ磁界センサは少なくとも、光入出射部と、レンズと、磁性ガーネットと、反射体とを備え、
前記光入出射部の光入出射端部と前記反射体の間に、前記レンズと前記磁性ガーネットが配置されると共に、
前記光入出射部は２つのシングルモードの光ファイバで構成され、
一方の前記光ファイバから光が出射され、前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射されると共に、反射後、前記光は前記磁性ガーネットと前記レンズを再透過して他方の前記光ファイバに入射され、
更に、再度、他方の前記光ファイバから前記光が出射されて、前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射され、反射後、前記光が前記磁性ガーネットと前記レンズを再透過して一方の前記光ファイバに再入射されることを特徴とする２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項２】
前記磁性ガーネットが複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項３】
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、１つの反射体が配置されていると共に、
前記２つの光ファイバが共に酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバであることを特徴とする請求項１又は２に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項４】
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過することで、
２つの前記直線偏光は１つの光に再合成され、
前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項５】
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記第１の複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記第１の複屈折素子に入射されることで１つの光に再合成され、前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項６】
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、他方の前記光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に、
前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられることを特徴とする２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項８】
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の光ファイバとで構成される一対の光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、１つの反射体が配置されていることを特徴とする請求項７記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項９】
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の光ファイバが共通の光ファイバであることを特徴とする請求項７記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１０】
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、１つの反射体が配置されていると共に、
前記全ての光ファイバが共に酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバであることを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１１】
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過することで、
２つの前記直線偏光は１つの光に再合成され、
前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１２】
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記第１の複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記第１の複屈折素子に入射されることで１つの光に再合成され、前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１３】
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、他方の前記光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に、
前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１４】
２芯光ファイバ磁界センサは少なくとも、光入出射部と、レンズと、磁性ガーネットと、反射体と、λ／４波長板（λ：前記２芯光ファイバ磁界センサに入射される光の波長）とを備え、
前記光入出射部の光入出射端部と前記反射体の間に、前記レンズと前記磁性ガーネットと前記λ／４波長板が配置されると共に、
前記光入出射部は２つの偏光面保存光ファイバで構成されると共に、前記２つの偏光面保存光ファイバの互いのスロー軸方向が９０度異なるように前記２つの偏光面保存光ファイバが配置され、
前記λ／４波長板の結晶軸方向が、どちらか一方の前記偏光面保存光ファイバのスロー軸方向に対して４５度異なるように、前記λ／４波長板が配置され、
一方の前記偏光面保存光ファイバから光が出射され、前記λ／４波長板と前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射されると共に、反射後、前記光は前記磁性ガーネットと前記レンズと前記λ／４波長板を再透過して他方の前記偏光面保存光ファイバに入射され、
更に、再度、他方の前記偏光面保存光ファイバから前記光が出射されて、前記λ／４波長板と前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射され、反射後、前記光が前記磁性ガーネットと前記レンズと前記λ／４波長板を再透過して一方の前記偏光面保存光ファイバに再入射されることを特徴とする２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１５】
前記磁性ガーネットが複数設けられることを特徴とする請求項１４に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１６】
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過し、
前記複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１７】
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記第１の複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１８】
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に、
前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項１９】
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、λ／４波長板ミラーが配置されていると共に、
前記λ／４波長板ミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、λ／４波長板（λ：前記λ／４波長板ミラーに入射される光の波長）と、レンズと、反射体を備え、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記λ／４波長板の一方の面に対向して配置され、
前記λ／４波長板と前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの先端の回転方向が互いに異なる円偏光に変換され、
２つの前記円偏光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上で反射され、
反射された２つの前記円偏光は、再度、前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの振動方向が９０度異なる２つの直線偏光に変換され、
更に、２つの前記直線偏光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項２０】
請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過し、
前記複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項２１】
請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有し、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記第１の複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項２２】
請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に、
前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光がｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする２芯光ファイバ磁界センサ。
【請求項２３】
請求項１４又は１５に記載の２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、λ／４波長板ミラーが配置されていると共に、
前記λ／４波長板ミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、λ／４波長板（λ：前記λ／４波長板ミラーに入射される光の波長）と、レンズと、反射体を備え、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記λ／４波長板の一方の面に対向して配置され、
前記λ／４波長板と前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの先端の回転方向が互いに異なる円偏光に変換され、
２つの前記円偏光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上で反射され、
反射された２つの前記円偏光は、再度、前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの振動方向が９０度異なる２つの直線偏光に変換され、
更に、２つの前記直線偏光が、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする２芯光ファイバ磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性ガーネットのファラデー効果を利用した反射型の２芯光ファイバ磁界センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に利用されている工業装置や民生機器などには、モータや歯車などの回転装置や回転部分を有しているものが多い。科学技術の進歩と地球環境保護・省エネルギーに対する社会的要請の高まりから、産業装置、例えば航空機や船舶、又は乗用車などといった民生機器の制御をより高度・高精度に実施して対応しようとの試みがなされるようになってきた。より高度・高精度な回転機器・回転装置の制御を実現するためには、その回転速度や回転数を連続的に、しかも正確に測定しなければならない。そのためには、先ず、より正確に回転速度を計測することができる、簡便で小型軽量な測定装置を安価にしかも大量に提供して社会的要請に答える必要がある。【０００３】
前記回転速度や回転数を測定する方法として、既に、電磁誘導を利用する方法や、磁気光学材料（磁性ガーネット）のファラデー効果を利用した光学式の磁界センサを用いる方法が提案されている。【０００４】
電磁誘導を利用する方法として、既に航空機や自動車用エンジンなどの回転速度や回転数を計測・測定する回転速度計が実用化されている。しかし、電磁誘導を利用した回転速度計には、計測端子と機器本体との間の伝送線路  （ケーブル）  で電磁気的雑音を受け易いと言った重大な欠点がある。又、電磁誘導を利用した回転速度計では電気回路を用いるため、有機溶剤などの可燃性物質を取り扱う危険物製造所や危険物取扱所といった危険物取扱施設では、防爆対策を実施しなければならないと言う重大な問題点がある。【０００５】
これに対して光による回転速度計測、例えば、前記のような磁気光学材料（磁性ガーネット）のファラデー効果を利用した光学式の磁界センサは、電磁気的雑音の影響がほとんど無い。また、有機溶剤などの可燃性物質を扱う場所でも防爆対策が不要になるなどの特長が有る。磁性ガーネットを利用した磁界センサは、磁性ガーネットが外部磁界の影響によってファラデー回転角が変化するという現象を利用するものである。即ち、前記磁界センサは、磁性ガーネットを透過する光の偏光面が磁性ガーネットに加わる磁界の変化に伴って変化し、その偏光面の変化を光強度の変化に変換して検知・計数して、回転速度や回転数を測定しようとするものである。【０００６】
前記磁界センサには透過型と反射型がある。透過型は、信号光の入射、及び、透過の方向が一直線上に並ぶように構成部品を配置・配列する必要がある。従って、磁界センサ全体が信号光の伝搬方向に長大化するため設置場所に制約が発生し、使用目的と設置場所によっては、設置・採用することが出来なかった。【０００７】
このような透過型磁界センサの欠点を改善する構成として、反射型の磁界センサが提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。図１１に示す非特許文献１の反射型磁界センサ１００は、磁性ガーネット１０１の近傍に偏光子１０２が配置されており、２つのレンズ１０３ａ，１０３ｂ間の光路上に光ファイバが存在しない構成である。磁性ガーネット１０１は１５５０ｎｍの波長の光において回転角が大きいビスマス置換ガーネットを用いている。磁性ガーネット１０１の厚さは、単一磁区として最大の成長厚である１５０μｍとしている。測定対象表面に平行な磁界を測定するために、光を図１１中の水平方向から磁性ガーネット１０１に入射させ、水平方向の磁界強度を測定する構成としている。【０００８】
磁界測定に使用する光は、図示しない光源から出力される１５５０ｎｍの連続光としている。この光は偏光コントローラ１０４により直線偏光に調整され、磁界センサ１００に入射する。磁界センサ１００から出力される磁界強度を光に反映させ、受光器であるフォトダイオード（ＰＤ）により電圧信号へと変換される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】中松  慎等「偏波安定化構成ＭＯプローブによるアンテナ電流分布の高精度測定」電子情報通信学会論文誌  Ｂ  Ｖｏｌ．  Ｊ８９−Ｂ  Ｎｏ．９  ｐｐ．１７９７−１８０５  （社）電子情報通信学会  ２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら非特許文献１の磁界センサ１００では、光が磁界検出部である磁性ガーネット１０１を一回透過することで磁界を検出しているため、磁界に対するセンサ感度（磁界検出感度）を大幅に向上させるためには、磁性ガーネット１０１の材料特性を向上させるしか手段が無く、結果的にセンサ感度を大幅に向上させることは困難であった。【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁界検出感度を大幅に向上可能な２芯光ファイバを備えた２芯光ファイバ磁界センサを提供することである。【００１２】
更に、耐振動性の向上、高周波磁界の測定を可能とする２芯光ファイバ磁界センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は以下の本発明により達成される。即ち、
本発明の２芯光ファイバ磁界センサは少なくとも、光入出射部と、レンズと、磁性ガーネットと、反射体とを備え、
前記光入出射部の光入出射端部と前記反射体の間に、前記レンズと前記磁性ガーネットが配置されると共に、
前記光入出射部は２つのシングルモードの光ファイバで構成され、
一方の前記光ファイバから光が出射され、前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射されると共に、反射後、前記光は前記磁性ガーネットと前記レンズを再透過して他方の前記光ファイバに入射され、
更に、再度、他方の前記光ファイバから前記光が出射されて、前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射され、反射後、前記光が前記磁性ガーネットと前記レンズを再透過して一方の前記光ファイバに再入射されることを特徴とする。【００１４】
本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、前記磁性ガーネットが複数設けられることが好ましい。【００１５】
本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、１つの反射体が配置されていると共に、
前記２つの光ファイバが共に酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバであることを特徴とする。
【００１６】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該記他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過することで、２つの前記直線偏光は１つの光に再合成され、
前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００１７】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有
し 、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され 、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記第１の複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記第１の複屈折素子に入射されることで１つの光に再合成され、前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００１８】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、他方の前記光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に 、
前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００１９】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
上記各２芯光ファイバ磁界センサが測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられることを特徴とする。【００２０】
更に、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の光ファイバとで構成される一対の光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、１つの反射体が配置されていることを特徴とする。
【００２１】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の光ファイバが共通の光ファイバであることを特徴とする。【００２２】
更に、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、１つの反射体が配置されていると共に、
前記全ての光ファイバが共に酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバであることを特徴とする。
【００２３】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過することで、
２つの前記直線偏光は１つの光に再合成され、
前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００２４】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記第１の複屈折素子で、直線偏光の常光線と異常光線に分離され、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反 射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記第１の複屈折素子に入射されることで１つの光に再合成され、前記再合成された光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００２５】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、他方の前記光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に、前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光が他方の前記光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００２６】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
光入出射部と、レンズと、磁性ガーネットと、反射体と、λ／４波長板（λ：前記２芯光ファイバ磁界センサに入射される光の波長）とを備え、
前記光入出射部の光入出射端部と前記反射体の間に、前記レンズと前記磁性ガーネットと前記λ／４波長板が配置されると共に、
前記光入出射部は２つの偏光面保存光ファイバで構成されると共に、前記２つの偏光面保存光ファイバの互いのスロー軸方向が９０度異なるように前記２つの偏光面保存光ファイバが配置され、
前記λ／４波長板の結晶軸方向が、どちらか一方の前記偏光面保存光ファイバのスロー軸方向に対して４５度異なるように、前記λ／４波長板が配置され、
一方の前記偏光面保存光ファイバから光が出射され、前記λ／４波長板と前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射されると共に、反射後、前記光は前記磁性ガーネットと前記レンズと前記λ／４波長板を再透過して他方の前記偏光面保存光ファイバに入射され、
更に、再度、他方の前記偏光面保存光ファイバから前記光が出射されて、前記λ／４波長板と前記レンズと前記磁性ガーネットを透過後に前記反射体で反射され、反射後、前記光が前記磁性ガーネットと前記レンズと前記λ／４波長板を再透過して一方の前記偏光面保存光ファイバに再入射されることを特徴とする。【００２７】
更に、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
前記磁性ガーネットが複数設けられることを特徴とする。【００２８】
更に、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過し、
前記複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００２９】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有し、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され 、
前記光は前記第１の複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００３０】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に、
前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００３１】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
他方の前記偏光面保存光ファイバにおける前記光入出射端部の他端側が他端側光入出射端部をなし、該他端側光入出射端部に、λ／４波長板ミラーが配置されていると共に、
前記λ／４波長板ミラーは、他方の前記偏光面保存光ファイバと、λ／４波長板（λ：前記λ／４波長板ミラーに入射される光の波長）と、レンズと、反射体を備え、
他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記λ／４波長板の一方の面に対向して配置され、
前記λ／４波長板と前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射さ 、
前記光は前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの先端の回転方向が互 に異なる円偏光に変換され、
２つの前記円偏光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上で反射され、
反射された２つの前記円偏光は、再度、前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの振動方向が９０度異なる２つの直線偏光に変換され、
更に、２つの前記直線偏光が他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。
【００３２】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記複屈折素子は互いに平行な２つの面を有し、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
前記複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度、前記複屈折素子に入射され、前記複屈折素子を再透過する時に、前記光が最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は異常光線として前記複屈折素子を透過し、
最初に前記複屈折素子を透過する際に、前記異常光線として透過した前記直線偏光は、再透過の時は常光線として前記複屈折素子を透過し、
前記複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。【００３３】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラーが配置されていると共に、
前記光ファイバ複屈折補償ミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、第１の複屈折素子と、第２の複屈折素子と、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
前記第１の複屈折素子と前記第２の複屈折素子は、それぞれ互いに平行な２つの面を有し、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記第１の複屈折素子の一方の面に対向して配置され、
前記第１の複屈折素子の他方の面と、前記第２の複屈折素子の一方の面とが面対向して前記第２の複屈折素子が配置され、
前記第２の複屈折素子の光学面での結晶軸方向は、前記第１の複屈折素子の光学面での結晶軸方向に対して、９０度異なるように設定されると共に、
前記第２の複屈折素子と前記反射体の間に、前記磁性ガーネットと前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記第１の複屈折素子内を常光線と異常光線の２つの直線偏光として透過し、
次に、前記第１の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線が、前記第２の複屈折素子を透過するときに、前記第１の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第１の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過時の前記異常光線と、前記第２の複屈折素子を透過時の前記異常光線の、各シフト量が同一に設定され、
次に、前記第２の複屈折素子から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの前記直線偏光は、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転されると共に、
２つの前記直線偏光は、前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された２つの前記直線偏光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転され、
２つの前記直線偏光が、再度前記第２の複屈折素子を透過するときに、一方の前記直線偏光のみがシフトされ、
更に、前記第２の複屈折素子から出射された２つの前記直線偏光が、前記第１の複屈折素子を透過するときに、前記第２の複屈折素子を常光線で透過した前記直線偏光は異常光線で透過されると共に、前記第２の複屈折素子を異常光線で透過した前記直線偏光は常光線で透過され、
前記第１の複屈折素子を透過した２つの前記直線偏光が、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。【００３４】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、ファラデーミラーが配置されていると共に、
前記ファラデーミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、磁気飽和時に４５度の回転角を有する磁性ガーネットと、前記磁性ガーネットを磁気飽和させるマグネットと、レンズと、反射体を備え、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記磁性ガーネットの一方の面に対向して配置され、
前記磁性ガーネットと前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が４５度回転されると共に、
前記光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上の一点で点対称に反射され、
反射された前記光は、再度、前記磁性ガーネットを透過することにより、偏光方向が更に４５度回転され、
更に、前記光がｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。【００３５】
又、本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、
２芯光ファイバ磁界センサが、測定対象の磁界に対してｎ個（ｎ≧２）設けられ、
前段の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、後段の前記２芯光ファイバ磁界センサの一方の偏光面保存光ファイバが共通の偏光面保存光ファイバであり、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバにおける他端側光入出射端部に、λ／４波長板ミラーが配置されていると共に、
前記λ／４波長板ミラーは、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバと、λ／４波長板（λ：前記λ／４波長板ミラーに入射される光の波長）と、レンズと、反射体を備え、
ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部は、前記λ／４波長板の一方の面に対向して配置され、
前記λ／４波長板と前記反射体の間に前記レンズが配置され、
更に、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバの前記他端側光入出射端部から前記光が出射され、
前記光は前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの先端の回転方向が互いに異なる円偏光に変換され、
２つの前記円偏光は前記レンズを透過し、前記反射体の表面上で反射され、
反射された２つの前記円偏光は、再度、前記λ／４波長板を透過することにより、電気ベクトルの振動方向が９０度異なる２つの直線偏光に変換され、
更に、２つの前記直線偏光が、ｎ個目の前記２芯光ファイバ磁界センサの他方の前記偏光面保存光ファイバに入射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の２芯光ファイバ磁界センサに依れば、光が磁界検出部である２芯光ファイバ磁界センサをｎ（ｎ≧２）往復する構成としたことにより、測定対象である磁界に対するセンサ感度（磁界検出感度）を約ｎ倍とすることが可能となり、その結果、２芯光ファイバ磁界センサの磁界検出感度を大幅に向上させることが出来る。【００３７】
従って、同電流値により生じる磁界の測定可能距離を、従来の磁界センサと比較して約２倍に拡大することが出来ると共に、同一測定位置における電流値検出感度を約５倍に高めることが可能となった。【００３８】
又、２芯光ファイバ磁界センサを光ファイバ複屈折補償ミラーと光学的に接続することにより、センシング光の変動を抑え、光ファイバの複屈折による受光素子の受光量の変動を抑制することが可能となり、磁界に対する磁界検出値の変動が抑制され、耐振動性も向上する。【００３９】
更に、伝搬路として使用する各光ファイバにスパンファイバ又は酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバを使用することにより、伝搬路の複屈折を低減することが可能となる。【００４０】
又、２芯光ファイバ磁界センサを高周波磁界の測定に対応した回路構成とすることにより、高周波磁界の測定が可能となる。【００４１】
又、同一組成及び同一方向に同一回転角を有する磁性ガーネットを複数、光伝搬方向に配置して設けることにより、２芯光ファイバ磁界センサの組み立てが容易になると共に、磁界に対する磁界検出値の変動が抑制され、２芯光ファイバ磁界センサの耐振動性を向上させることが可能となる。【００４２】
更に、２芯光ファイバ磁界センサの光入出射部である２つの光ファイバを、偏光面保存光ファイバで構成することにより、外部から振動を受けてもセンシング光の変動が抑えられ、磁界値に対する磁界検出値の変動が抑制されるため、２芯光ファイバ磁界センサの耐振動性を更に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサにおける第１の実施形態の構成図である。
【図２】本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの構成図である。
【図３】図２の２芯光ファイバ磁界センサに光学的に結合される光ファイバ複屈折補償ミラーの一例を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】第４の実施形態の変更例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】第５の実施形態の変更例を示す概略構成図である。
【図１１】従来の反射型磁界センサの一例を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施例３を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の実施例に対する比較例を示す概略構成図である。
【図１４】図３の光ファイバ複屈折補償ミラーの変更例を示す構成図である。
【図１５】図１４の光ファイバ複屈折補償ミラーの、第１の複屈折素子と第２の複屈折素子の配置を示す斜視図である。
【図１６】本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサにおける、第６の実施形態の構成図である。
【図１７】図１６の変更例を示す概略構成図である。
【図１８】図１６の２芯光ファイバ磁界センサに、光ファイバ複屈折補償ミラーを接続した概略構成図である。
【図１９】図１６の２芯光ファイバ磁界センサに、光ファイバ複屈折補償ミラーを接続した変更例を示す概略構成図である。
【図２０】図１６又は後述の図２５の２芯光ファイバ磁界センサの光入出射部を構成する、２つの光ファイバの光入出射端部における断面図である。
【図２１】図１６に示す２芯光ファイバ磁界センサ中のλ／４波長板斜視図である。
【図２２】図１６又は後述の図２５に示す２芯光ファイバ磁界センサの他方の光ファイバの光入出射端部、及び他端側光入出射端部における断面図である。
【図２３】図１６の２芯光ファイバ磁界センサに、ファラデーミラーを接続した概略構成図である。
【図２４】本発明の第７の実施形態を示す概略構成図である。
【図２５】本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサにおける、第８の実施形態の構成図である。
【図２６】図２５の２芯光ファイバ磁界センサに、光ファイバ複屈折補償ミラーを接続した概略構成図である。
【図２７】図２５の２芯光ファイバ磁界センサに、光ファイバ複屈折補償ミラーを接続した変更例を示す概略構成図である。
【図２８】図２５の２芯光ファイバ磁界センサに、λ／４波長板ミラーを接続した概略構成図である。
【図２９】図２５の２芯光ファイバ磁界センサに、ファラデーミラーを接続した概略構成図である。
【図３０】実施例１〜３及び比較例に係る光学系を示す構成図である。
【図３１】実施例６に係る光学系を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第１の実施形態を、図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。なお、各図に示してあるｘ軸乃至ｚ軸は、それぞれの図で一対一に対応している。図１に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサにおける第１の実施形態の構成図を示すと共に、図２に、光の伝搬方向をｚ軸、ｚ軸に直交する面内のそれぞれ水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸としたときの、２芯光ファイバ磁界センサ１の光入出射部２から反射体５までの各光学部品の構成と配置を示す。なお、伝搬光が各光学部品内部を透過する際の光路は破線で表し、それ以外の光路は実線で表すものとする。
【００４５】
本発明の２芯光ファイバ磁界センサ１は、図２に示すように、レンズ３、測定対象の磁界を測定するファラデー回転子として機能する磁性ガーネット４の各光学部品を備える。更に、これら光学部品の一端側に光入出射部２が配置されると共に、前記各光学部品を挟んで光入出射部２の反対側には、反射体であるミラー５が備えられている。即ち、前記光入出射部２の光入出射端部２ａ１，２ｂ１と前記反射体５の間に、前記レンズ３と前記磁性ガーネット４が配置される。
【００４６】
各光学部品は、光入出射部２の光入出射端部２ａ１，２ｂ１からｚ軸方向に順に、レンズ３，磁性ガーネット４と配置されている。各光学部品のそれぞれの光学面には、誘電体による反射防止膜を施すことが望ましい。
【００４７】
光入出射部２は、導波路として用いられる２つの光ファイバ２ａ，２ｂで構成されている。光ファイバ２ａ，２ｂは製造段階で捻じられたシングルモードのスパンファイバである。光ファイバ２ａ，２ｂは、光が伝搬するコア部と、その外周に順次設けられたクラッド層及びコーティング層から構成されている。光ファイバ２ａは光を発振する図示しない光源に光学的に接続されており、光源から出射された光を伝搬して前記光学部品に出射すると共に、ミラー５によって反射された反射光を受光して、後述する光ファイバ複屈折補償ミラー６（図１参照）へ反射光を伝搬させる。
【００４８】
レンズ３は、入射した光の収束を行うもので、非球面レンズ，ボールレンズ，平凸レンズ或いは屈折率分布レンズ等を使用することが出来る。
【００４９】
磁性ガーネット４はレンズ３を透過した光を入射して、その光の偏光面を回転させる非相反性の偏光面回転素子であり、測定対象（例えば電力線）の近傍に設置され、その測定対象からの磁界が印加されることで、その磁界の強度に比例して前記偏光面を回転させる。磁性ガーネット４には、使用波長帯域で磁気飽和時の回転角が４５度の磁性ガーネットを使用するものとし、強磁性のビスマス置換型ガーネット単結晶を用いることが出来る。又、偏光面の回転方向は、測定対象である磁界の向きによって変化する。又、磁性ガーネット４の外形は平板状に形成される。変更例として、同一組成及び同一方向に同一回転角を有する磁性ガーネットを複数（３つ）、光伝搬方向に配置して設けた構成に変更しても良い。その理由としては、磁性ガーネットが１つ又は３つの場合は、合計の回転角が４５度又は１３５度となり、組み立てが容易になると共に、磁界に対する磁界検出値の変動が抑制され、２芯光ファイバ磁界センサ１の耐振動性が向上するためである。なお、磁性ガーネットを２つで構成しても良い。
【００５０】
更に、磁性ガーネット４のもう一方側にはミラー５が設けられる。ミラー５は、磁性ガーネット４を透過した光を反射する反射鏡であり、本実施の形態では一例として、誘電体多層膜か金属膜を基板表面にコーティングした全反射膜が用いられる。
【００５１】
更に、他方の前記光ファイバ２ｂにおける前記他端側光入出射端部２ｂ２（図３参照）に、光ファイバ複屈折補償ミラー６が配置されることで、他方の光ファイバ２ｂの一端側２ｂ２に光ファイバ複屈折補償ミラー６が光学的に接続されている。光ファイバ複屈折補償ミラー６を図３に基づいて詳細に説明する。図３のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸も図１及び図２とそれぞれ一対一に対応している。図３において、光ファイバ複屈折補償ミラー６は、他方の光ファイバ２ｂと、互いに平行な２つの面７ａ及び７ｂを有する複屈折素子７、磁性ガーネット８及びその磁性ガーネット８を磁気飽和させるマグネット１８、１個のレンズ９、及び反射体であるミラー１０を備えて構成されている。
【００５２】
光ファイバ２ｂの他端側光入出射端部２ｂ２は、複屈折素子７の一方の面７ａに対向されて配置されている。複屈折素子７は一軸性複屈折素子体であり、結晶軸Ｘ７１が面７ａに対して角度φで傾斜するように調整されると共に、光学面（面７ａ）での結晶軸がｘ軸と平行に設定される。更に、複屈折素子７は互いに平行な２つの面７ａ，７ｂを有する。複屈折素子７としては、例えば、ルチル（ＴｉＯ２）、方解石（ＣａＣＯ３）、イットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等を用いることができる。これら結晶の中でも、特に硬くて傷が付きにくく潮解性のないルチルを用いることが好ましい。複屈折素子７にルチルを使用する場合、面法線と結晶軸Ｘ７１との角度αは４７．８度に設定する。又、複屈折後の常光線及び異常光線を平行に出射するために、２つの面７ａ及び７ｂは平行に設定する。なお、複屈折素子７の表面には、誘電体による反射防止膜を施すことが望ましい。そして光ファイバ２ｂと複屈折素子７の間を、光が伝搬する。
【００５３】
磁性ガーネット８は、複屈折素子７を透過して入射してくる光の各直線偏光（常光線と異常光線）の偏光面における偏光方向を、同一方向に４５度回転させる非相反性の偏光面回転素子であり、マグネット１８からの磁界が印加されることで磁気飽和されている。磁性ガーネット８には、使用波長帯域で磁気飽和時の回転角が４５度の磁性ガーネットを使用するものとし、強磁性のビスマス置換型ガーネット単結晶を用いることが出来る。更に偏光面の回転方向は、マグネット１８の着磁方向に準じて時計／反時計方向に設定される。又、磁性ガーネット８の外形は平板状に形成される。配置の際は、複屈折素子７の他方の面７ｂと、磁性ガーネット８の一方の面８ａとを面対向させて、複屈折素子７と磁性ガーネット８を配置する。
【００５４】
一方、磁性ガーネット８の他方の面８ｂには、レンズ９とミラー１０とが順に配置される。レンズ９は、磁性ガーネット８とミラー１０の間に配置され、入射する光のコリメーション又は集光を行う。レンズ９としては、非球面レンズ、ボールレンズ、平凸レンズ、或いは、屈折率分布レンズ等を用いることが好ましい。
【００５５】
ミラー１０は、磁性ガーネット８を透過した光を反射する反射鏡であり、本実施の形態では一例として、誘電体多層膜か金属膜を基板表面にコーティングした全反射膜が用いられる。以上により、複屈折素子７とミラー１０の間に、磁性ガーネット８とレンズ９が配置される。図４に２芯光ファイバ磁界センサ１と光ファイバ複屈折補償ミラー６とが光学的に接続された本実施形態の概略構成を示す。
【００５６】
次に、２芯光ファイバ磁界センサ１の動作について図１及び図２を参照して説明する。
前記光源から電流センサ本体１１（図１参照）を伝搬した光が光ファイバ２ａに入射されると、その光は光ファイバ２ａを伝搬して、その光入出射端部２ａ１からレンズ３へと出射される。出射の際に光は一定の広がり角でビーム径が広がりながら、レンズ３に入射される。
【００５７】
光はレンズ３に入射されて集光され、次に磁性ガーネット４に入射する。磁性ガーネット４は測定対象からの磁界を受けているので、光が磁性ガーネット４に入射、透過する際に、光の偏光面は測定対象からの磁界の強度に比例した角度θだけ回転する。
【００５８】
磁性ガーネット４から出射した光はミラー５の反射面上で反射され、再び磁性ガーネット４に入射され、更に偏光面が回転される。従って、偏光面は磁性ガーネット４によって合計２θの角度で回転される。
【００５９】
次に磁性ガーネット４を透過した光はレンズ３に入射され、レンズ３を透過した光は光入出射端部２ｂ１から他方の光ファイバ２ｂに入射される。光ファイバ２ｂは、複屈折量が小さくなっている。
【００６０】
次に、光ファイバ複屈折補償ミラー６の動作について図３を参照して説明を行う。前記のように光ファイバ２ｂから光が伝搬され、前記他端側光入出射端部２ｂ２から、その光が一定の広がり角で出射されて、複屈折素子７に入射される。
【００６１】
複屈折素子７に入射した光は、ｘ軸方向に沿って配置されている結晶軸方向に沿って分離され、互いに偏光方向が直交する直線偏光の常光線と異常光線に分離される。ここで、常光線の伝搬方向における複屈折素子７の厚み（結晶長）Ｄは、
【００６２】
【数１】
0005853288.tif 000002
【００６３】
で表される。但し、ｎｏ：複屈折素子７中における常光線の屈折率、ｎｅ：複屈折素子７中における異常光線の屈折率、φ：複屈折素子７の結晶軸Ｘ７１と、常光線の伝搬方向に垂直な面とのなす角度、ｄｃ：常光線と異常光線の分離幅、をそれぞれ示している。
【００６４】
上述のように厚みＤを規定した場合、結晶毎にｎｏ、ｎｅが変動しても、それに応じて最適な厚みを設定し、面７ｂから分離光を出射させることが可能となる。また、結晶軸Ｘ７１の方向を調整すれば、厚みＤを小さくすることが可能となる。なお、ｎｏ、ｎｅやｄｃが一定で複屈折素子７がルチルの場合、理論上はαが４７．８度のとき、厚みＤを最小に抑えつつ、常光線と異常光線の分離幅を最大にすることが可能となるので、αは４７．８度が最も好ましい。
【００６５】
分離された常光線と異常光線は、複屈折素子７の他方の面７ｂから出射され、磁性ガーネット８に入射して透過される。前記の通り、磁性ガーネット８は磁気飽和され４５度の回転角を有する。従って、複屈折素子７から出射された前記常光線と前記異常光線の２つの直線偏光は、磁性ガーネット８を透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転される。
【００６６】
磁性ガーネット８から出射した２つの直線偏光はレンズ９を透過し、入射角と反対側にミラー１０の表面上の一点Ｒ２で、ミラー１０によって点対称に反射され、図３の上下位置で直線偏光が入れ替わる。反射された光は、再度レンズ９を透過する。
【００６７】
２つの直線偏光は、再度、磁性ガーネット８を透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転される。その内の一方の直線偏光は、複屈折素子７内部では異常光線となり、もう一方の直線偏光は、複屈折素子７内部では常光線となる。
【００６８】
磁性ガーネット８から出射された２つの直線偏光は、再度、面７ｂから複屈折素子７に入射される。前記の通り、２つの直線偏光は、複屈折素子７内部ではそれぞれ常光線と異常光線になり、異常光線のみシフトされて、１つの光に再合成される。直線偏光が、再度複屈折素子７に入射され複屈折素子７を再透過する時に、光が最初に複屈折素子７を透過する際に常光線として透過した直線偏光は、再透過の時は異常光線として複屈折素子７を透過する。一方、最初に複屈折素子７を透過する際に異常光線として透過した直線偏光は、再透過の時は常光線として複屈折素子７を透過して、２つの直線偏光は１つの光に再合成される。
【００６９】
再合成された光は、複屈折素子７の一方の面７ａから出射され、他方の光ファイバ２ｂに入射される。
【００７０】
次に図２に示すように、他方の光ファイバ２ｂから出射され、再度２芯光ファイバ磁界センサ１に再入射された光は、レンズ３と磁性ガーネット４を透過後にミラー５で反射され、反射後、光は磁性ガーネット４とレンズ３を再透過して一方の光ファイバ２ａに再入射される。光が磁性ガーネット４を再透過する際に、光の偏光面は前記のように測定対象からの磁界の強度に比例した角度θの２倍回転される。従って偏光面は磁性ガーネット４によって合計４θの角度で回転される。
【００７１】
光ファイバ２ａから電流センサ本体１１を経て、図示しない受光器へと伝搬され受光された光は電気信号に変換され、それから前記磁界の大きさが求められる。電気信号は、磁性ガーネット４での偏光面の合計の回転角４θに比例し、更に回転角４θは測定対象からの磁界の強度に比例している。従って、電気信号を検出することにより、測定対象からの磁界の強度の測定が可能となる。
【００７２】
以上のように、本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサ１に依れば、光が磁界検出部である２芯光ファイバ磁界センサ１を二往復するので、測定対象である磁界に対するセンサ感度（磁界検出感度）を２倍とすることが可能となり、その結果、２芯光ファイバ磁界センサ１の磁界検出感度を大幅に向上させることが出来る。
【００７３】
又、２芯光ファイバ磁界センサ１は光ファイバ複屈折補償ミラー６と光学的に接続することにより、センシング光の変動を抑え、光ファイバの複屈折による受光素子の受光量の変動を抑制することが可能となり、前記磁界値に対する磁界検出値の変動が抑制され、耐振動性も向上する。
【００７４】
更に、伝搬路として使用する各光ファイバ２ａ、２ｂにスパンファイバ又は酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバを使用することにより、伝搬路の複屈折を低減することが可能となる。
【００７５】
又、２芯光ファイバ磁界センサを高周波磁界の測定に対応した回路構成とすることにより、高周波磁界の測定が可能となる。
【００７６】
なお光ファイバ複屈折補償ミラー６を、図１４に示すような構成に変更しても良い。図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６が、図３の光ファイバ複屈折補償ミラー６と異なる点は、複屈折素子７と磁性ガーネット８の光路の間に、第２の複屈折素子１９を設けた点である。第２の複屈折素子１９も互いに平行な２つの面１９ａ及び１９ｂを有する。以下、説明の便宜上、複屈折素子７を第１の複屈折素子７と記載する。
【００７７】
第２の複屈折素子１９も第１の複屈折素子７と同様に、一軸性複屈折素子体であり、図１５に示すように、結晶軸Ｘ１９１がｚ軸方向に対して角度α’で傾斜するように調整されると共に、光学面（面１９ａ）での結晶軸Ｘ１９２がｙ軸と平行に配置される。一方、第１の複屈折素子７の光学面（面７ａ）での結晶軸Ｘ７２はｘ軸と平行に配置される。従って、光ファイバ２ｂから見たときの第２の複屈折素子１９の結晶軸Ｘ１９２方向は、第１の複屈折素子７の結晶軸Ｘ７２方向に対して９０度異なるように設定される。第２の複屈折素子１９を第１の複屈折素子７に対して配置する際は、第１の複屈折素子７の他方の面７ｂと、第２の複屈折素子１９の一方の面１９ａとを面対向させる。よって、第２の複屈折素子１９とミラー１０の間に、磁性ガーネット８とレンズ９が配置されることになる。
【００７８】
第２の複屈折素子１９にも、ルチル（ＴｉＯ２）、方解石（ＣａＣＯ３）、イットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等を用いることができる。上記の結晶の中でも、特に硬くて傷が付きにくく、また潮解性のないルチルを用いることが好ましい。第２の複屈折素子１９にルチルを使用する場合、面法線と結晶軸との角度α’（図１５の結晶軸Ｘ１９１方向に該当）は４７．８度に設定する。又、複屈折後の常光線及び異常光線を平行に出射するために、２つの面１９ａ及び１９ｂは平行に設定する。なお、第２の複屈折素子１９の表面にも、誘電体による反射防止膜を施すことが望ましい。
【００７９】
次に、図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６の動作について説明する。光ファイバ２ｂから光が伝搬され、前記他端側光入出射端部２ｂ２から、その光が一定の広がり角で出射されて、第１の複屈折素子７に入射される。
【００８０】
第１の複屈折素子７に入射した光は、互いに偏光方向が直交する直線偏光の常光線と異常光線に分離される。
【００８１】
分離された常光線と異常光線は、第１の複屈折素子７の他方の面７ｂから出射され、その後、第２の複屈折素子１９に入射される。前述の通り結晶軸Ｘ１９２方向は、結晶軸Ｘ７２方向に対して９０度異なるように設定されている。従って、第１の複屈折素子７で常光線だった直線偏光の偏光面は、結晶軸Ｘ１９２方向と平行になる。よって、第１の複屈折素子７を常光線で透過した直線偏光が、第２の複屈折素子１９では異常光線となるので、直線偏光は−ｙ軸方向にシフトされて透過される。一方、第１の複屈折素子７を異常光線で透過した直線偏光の偏光面は、結晶軸Ｘ１９２に対し垂直となるのでシフトされず、第２の複屈折素子１９を常光線として、直進して透過する。
【００８２】
第１の複屈折素子７における異常光線のシフト量と、第２の複屈折素子１９における異常光線のシフト量の合計は、光ファイバ２ｂのモードフィールド直径の２倍以上に設定することが望ましい。その理由は、磁性ガーネット８が温度特性，波長特性を有することで、磁性ガーネット８を往復することによる２つの直線偏光の回転角が９０度からずれたとしても、第２の複屈折素子１９及び第１の複屈折素子７で分離された９０度からずれた成分の直線偏光の光ファイバ２ｂへの入射を防止することが可能となるためである。
【００８３】
以上のように、分離される２つの直線偏光が、第１の複屈折素子７と第２の複屈折素子１９とを透過するときに、必ず常光線と異常光線の両方の偏光状態をとるように、結晶軸Ｘ７２方向と結晶軸Ｘ１９２方向、及び第１の複屈折素子７の厚みＤと、第２の複屈折素子１９の厚みＤとを設定する。
【００８４】
ここで、常光線の伝搬方向における第２の複屈折素子１９の厚み（結晶長）Ｄは、第１の複屈折素子７の厚みＤと同様に、
【００８５】
【数２】
0005853288.tif 000003
【００８６】
に設定される。第１の複屈折素子７を透過する時の異常光線と、第２の複屈折素子１９を透過する時の異常光線の、それぞれのシフト量が同一となるように、図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６の光学系を組む。従って、前記のように２つの複屈折素子７、１９の厚みを同一値：Ｄに設定すると共に、２つの複屈折素子７、１９を同一の材料で構成することが望ましい。
【００８７】
更に、第２の複屈折素子１９を透過する時に常光線と異常光線の分離で生じる２つの直線偏光間の光路長差が、第１の複屈折素子７を透過する時に常光線と異常光線の分離で生じる２つの直線偏光間の光路長差に等しく設定されることがより望ましい。各光路長差を等しくする手段としては、第２の複屈折素子１９の厚みと結晶軸Ｘ１９１方向とを、第１の複屈折素子７の厚みと結晶軸Ｘ７１方向に応じて設定することである。最も簡単な構成は、前記のように２つの複屈折素子７、１９の厚みを同一値Ｄに設定すると共に、互いの結晶軸Ｘ７１，Ｘ１９１方向も揃えた同一の材料を用い、その上で結晶軸Ｘ１９２方向を結晶軸Ｘ７２方向に対して９０度異なるように設定することである。このような構成とすることにより、第１の複屈折素子７の分離の際に発生する２つの直線偏光の光路長差を、より確実に第２の複屈折素子１９で補償することが出来る。
【００８８】
次に、第２の複屈折素子１９から出射された常光線と異常光線の２つの直線偏光は、磁性ガーネット８を透過することにより、偏光方向が同一方向に４５度回転され、２つの直線偏光は更にレンズ９を透過し、反射体であるミラー１０の表面上の一点Ｒ２で点対称に反射される。点対称に反射されることにより、反射前後で２つの直線偏光のそれぞれの伝搬位置は入れ替わる。図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６では、レンズ９に２つの直線偏光が入射する前に、２つの直線偏光は２つの複屈折素子７、１９によって同一距離だけシフトされている。従って、第１の複屈折素子７の分離の際に発生する２つの直線偏光の光路長差は、２つの直線偏光がレンズ９に入射する前に解消される。
【００８９】
反射された２つの直線偏光は、再度、磁性ガーネット８を透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転される。従って、ミラー１０で反射後に磁性ガーネット８を透過した２つの直線偏光の偏光面は、磁性ガーネット８に入射前の偏光面に対し、９０度回転される。
【００９０】
磁性ガーネット８から出射された２つの直線偏光は、面１９ｂから第２の複屈折素子１９に入射する。第２の複屈折素子１９内部では、一方の直線偏光が異常光線となり、ｙ軸方向にシフトされる。もう一方の直線偏光はシフトされず、常光線として直進する。
【００９１】
次に２つの直線偏光は、再度、面７ｂから第１の複屈折素子７に入射される。第２の複屈折素子１９で常光線だった直線偏光の偏光面は、結晶軸Ｘ７２方向と平行になる。よって、第２の複屈折素子１９を常光線で透過した直線偏光が、第１の複屈折素子７では異常光線となるので、その直線偏光はｘ軸方向にシフトされる。一方、第２の複屈折素子１９を異常光線で透過した直線偏光の偏光面は、結晶軸Ｘ７２に対し垂直となるのでシフトされず、第１の複屈折素子７を常光線として直進して透過する。このようにして、２つの直線偏光は、１つの光に再合成される。再合成された光は、第１の複屈折素子７の一方の面７ａから出射され、他方の光ファイバ２ｂに入射される。
【００９２】
以上、図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６に依れば、２つの直線偏光が２つの複屈折素子７，１９によって同一距離だけシフトされる。従って、第１の複屈折素子７の分離の際に発生する２つの直線偏光の光路長差が第２の複屈折素子１９で補償され、２つの直線偏光がレンズ９に入射する前に光路長差が解消される。更に、光路長差を補償した後にミラー１０による反射と磁性ガーネット８による９０度の偏光面回転により、常光線と異常光線が入れ替わるように光路が構成されていることで、光ファイバ２ｂから出射された光に対し、偏光主軸が９０度回転され、かつポアンカレ球上で真裏に位置する偏光の光を光ファイバ２ｂに入射させている。従って、２芯光ファイバ磁界センサ１を図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６と光学的に接続することにより、センシング光の変動が抑えられると共に、光ファイバで発生する複屈折を補償することにより、光ファイバの複屈折による受光素子の受光量の変動を抑制することが可能となり、２芯光ファイバ磁界センサ１において、磁界に対する磁界検出値の変動が抑制され、耐振動性も向上させることが出来る。
【００９３】
又、図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６も磁性ガーネット８を使用しているが、その磁性ガーネット８が温度特性，波長特性を有しても、２つの直線偏光の偏光面の直交性が保たれるため、光ファイバで発生する複屈折が補償される。
【００９４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第２の実施形態を、図５に基づいて説明する。なお、前記第１の実施形態と同一箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９５】
本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが前記第１の実施形態と異なる点は、図３又は図４の光ファイバ複屈折補償ミラー６に換えて、レンズ９とミラー１０のみから構成されるミラーモジュール１２を他方の光ファイバ２ｂを介して２芯光ファイバ磁界センサ１に光学的に接続した点である。
【００９６】
ミラーモジュール１２は、他方の光ファイバ２ｂにおける前記光入出射端部の他端側光入出射端部２ｂ２に、１つの反射体であるミラー１０が配置されて構成される。ミラー１０と他端側光入出射端部２ｂ２の間には、レンズ９が配置され、入射する光のコリメーション又は集光を行う。
【００９７】
又、図５中の２つの光ファイバ２ａ、２ｂは、共に酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバ（ＬＢＦ）である。前記の通り、合計２θの角度だけ回転された光が、他方の光ファイバ２ｂを伝搬して他端側光入出射端部２ｂ２からレンズ９を透過後にミラー１０で反射される。ミラー１０で反射された光は再度レンズ９を透過して、他方の光ファイバ２ｂに入射されて２芯光ファイバ磁界センサ１に再入射され、最終的に光の偏光面は磁性ガーネット４によって合計４θの角度だけ回転され、光ファイバ２ａから電流センサ本体１１（図１参照）を経て、図示しない受光器へと伝搬される。なお、他端側光入出射端部２ｂ２を平らに研磨してレンズ９を省いたミラーモジュール１２の構成も考えられる。
【００９８】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第３の実施形態を、図６に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同一箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが前記各実施形態と異なる点は、第１の実施形態の光ファイバ複屈折補償ミラー６又は第２の実施形態のミラーモジュール１２に換えて、図６に示すように光ファイバ複屈折補償ミラー６の複屈折素子７を省略して構成したファラデーミラー１３を、他方の光ファイバ２ｂを介して２芯光ファイバ磁界センサ１に光学的に接続した点である。
【０１００】
ファラデーミラー１３は図６に示すように、他方の光ファイバ２ｂと、磁性ガーネット８及びその磁性ガーネット８を磁気飽和させるマグネット１８、１個のレンズ９、及び反射体であるミラー１０を備えて構成されている。磁性ガーネット８の他方の面８ｂには、レンズ９とミラー１０とが順に配置され、光ファイバ２ｂの他端側光入出射端部２ｂ２は、磁性ガーネット８の一方の面８ａに対向されて配置されている。
【０１０１】
前記の通り、合計２θの角度だけ回転された光が、他方の光ファイバ２ｂを伝搬して他端側光入出射端部２ｂ２から磁性ガーネット８に入射すると、偏光方向が４５度回転され、レンズ９を透過後にミラー１０で反射される。ミラー１０で反射された光は再度レンズ９を透過して、磁性ガーネット８を透過することにより、偏光方向が更に４５度回転される。磁性ガーネット８から出射された光は他方の光ファイバ２ｂに入射されて２芯光ファイバ磁界センサ１に再入射され、最終的に光の偏光面は磁性ガーネット４によって合計４θの角度だけ回転され、光ファイバ２ａから電流センサ本体１１（図１参照）を経て、図示しない受光器へと伝搬される。
【０１０２】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第４の実施形態を、図７に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同一箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０３】
本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが前記各実施形態と異なる点は、図７に示すように、２芯光ファイバ磁界センサが測定対象の磁界に対して２個設けられていると共に、前段となる１段目の２芯光ファイバ磁界センサ１の他方の前記光ファイバ２ｂと、後段となる２段目の２芯光ファイバ磁界センサ１４の一方の光ファイバ１４ａとで構成される一対の光ファイバにおける光入出射端部の他端側光入出射端部に、１つの反射体を配置してなるミラーモジュール１２が光学的に接続され、更に前記２芯光ファイバ磁界センサ１４の他方の光ファイバ１４ｂにおける他端側光入出射端部に、光ファイバ複屈折補償ミラー６が配置されている点である。２芯光ファイバ磁界センサ１と１４の構成は同一である。
【０１０４】
前記の通り、合計２θの角度だけ回転された光が、他方の光ファイバ２ｂを伝搬して他端側光入出射端部２ｂ２からミラーモジュール１２に入射されるとミラー１０で反射され、光ファイバ１４ａを伝搬して後段の２芯光ファイバ磁界センサ１４に入射される。
【０１０５】
更に、後段の２芯光ファイバ磁界センサ１４によって合計２θの角度だけ回転された光が、他方の光ファイバ１４ｂを伝搬して他端側光入出射端１４ｂ２から光ファイバ複屈折補償ミラー６内を伝搬後、再度後段の２芯光ファイバ磁界センサ１４によって合計２θの角度だけ回転され、ミラーモジュール１２を伝搬後、前段の２芯光ファイバ磁界センサ１によって合計２θの角度だけ回転される。
【０１０６】
従って、最初に光ファイバ２ａから前段の２芯光ファイバ磁界センサ１に伝搬された光に対し、合計で８θの角度だけ偏光面が回転されて、光は光ファイバ２ａから電流センサ本体１１（図１参照）を経て、図示しない受光器へと伝搬されることになる。
【０１０７】
更に、本実施の形態は図８に示すように、２芯光ファイバ磁界センサの個数を２個以上のｎ個（ｎ≧２）に拡張しても良い（図８では、ｎ＝３の場合を示す）。この場合の光の偏光面に於ける合計回転角は４ｎθ度となる。本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサに依れば、第１の実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが有する効果に加えて、光が磁界検出部である２芯光ファイバ磁界センサをｎ往復する構成としたことにより、測定対象である磁界に対するセンサ感度（磁界検出感度）を約ｎ倍とすることが可能となり、２芯光ファイバ磁界センサの磁界検出感度を更に向上させることが出来る。
【０１０８】
更に、最も後段の２芯光ファイバ磁界センサ（図７では２段目の２芯光ファイバ磁界センサ１４、図８ではｎ段目の２芯光ファイバ磁界センサ１５）の他方の光ファイバ１４ｂ、１５ｂにおける光入出射端部の他端側光入出射端部１４ｂ２、１５ｂ２に、光ファイバ複屈折補償ミラー６に換えて１つの反射体が配置されてなるミラーモジュール１２を光学的に接続すると共に、全ての光ファイバ２ａ、２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂを、酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバに置き換えるように変更しても良い。
【０１０９】
又、最も後段の２芯光ファイバ磁界センサ（図７では２段目の２芯光ファイバ磁界センサ１４、図８ではｎ段目の２芯光ファイバ磁界センサ１５）の他方の前記光ファイバ１４ｂ、１５ｂにおける前記光入出射端部の他端側光入出射端部１４ｂ２、１５ｂ２に光学的に接続されている光ファイバ複屈折補償ミラー６を、図６に示すファラデーミラー１３に置き換えても良いし、図１４に示す光ファイバ複屈折補償ミラー６に置き換えても良い。
【０１１０】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第５の実施形態を、図９に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同一箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１１】
本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが前記各実施形態と異なる点は、２芯光ファイバ磁界センサが測定対象の磁界に対して２個設けられていると共に、前段の２芯光ファイバ磁界センサ１の他方の光ファイバ２ｂと、後段の２芯光ファイバ磁界センサ１４の一方の光ファイバ１４ａが共通の光ファイバ１６で構成されていることである。更に、２段目の２芯光ファイバ磁界センサ１４の他方の光ファイバ１４ｂにおける他端側光入出射端部１４ｂ２には、光ファイバ複屈折補償ミラー６が配置されている。
【０１１２】
前記の通り、前段の２芯光ファイバ磁界センサ１によって合計２θの角度だけ回転された光が、光ファイバ１６を伝搬して後段の２芯光ファイバ磁界センサ１４に入射されると、ここでも光の偏光面は合計２θ回転され、他方の光ファイバ１４ｂを伝搬して光ファイバ複屈折補償ミラー６内を伝搬後、再度後段の２芯光ファイバ磁界センサ１４によって合計２θの角度だけ回転され、光ファイバ１６を伝搬後、前段の２芯光ファイバ磁界センサ１によって合計２θの角度だけ回転される。
【０１１３】
従って、最初に光ファイバ２ａから前段の２芯光ファイバ磁界センサ１に伝搬される光に対し、合計で８θの角度だけ偏光面が回転されて、光は光ファイバ２ａから電流センサ本体１１（図１参照）を経て、図示しない受光器へと伝搬されることになる。
【０１１４】
更に、本実施の形態は図１０に示すように、２芯光ファイバ磁界センサの個数を２個以上のｎ個（ｎ≧２）に拡張しても良い（図１０では、３個の場合を示す）。図１０の構成では更に、２芯光ファイバ磁界センサ１４の他方の光ファイバ１４ｂと、ｎ段の２芯光ファイバ磁界センサ１５の一方の光ファイバ１５ａが共通の光ファイバ１７で構成されている。この場合の光の偏光面に於ける合計回転角は４ｎθ度となる。本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサに依れば、第１の実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが有する効果に加えて、光が磁界検出部である２芯光ファイバ磁界センサをｎ往復する構成としたことにより、測定対象である磁界に対するセンサ感度（磁界検出感度）を約ｎ倍とすることが可能となり、２芯光ファイバ磁界センサの磁界検出感度を更に向上させることが出来る。
【０１１５】
更に、最も後段の２芯光ファイバ磁界センサ（図９では２段目の２芯光ファイバ磁界センサ１４、図１０ではｎ段目の２芯光ファイバ磁界センサ１５）の他方の光ファイバ１４ｂ、１５ｂにおける光入出射端部の他端側光入出射端部１４ｂ２、１５ｂ２に、光ファイバ複屈折補償ミラー６に換えて１つの反射体が配置されてなるミラーモジュール１２を光学的に接続すると共に、全ての光ファイバ２ａ、１６（２ｂ、１４ａ）、１４ｂ又は１７（１４ｂ、１５ａ）、１５ｂを、酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバに置き換えるように変更しても良い。
【０１１６】
又、最も後段の２芯光ファイバ磁界センサ（図９では２段目の２芯光ファイバ磁界センサ１４、図１０ではｎ段目の２芯光ファイバ磁界センサ１５）の他方の前記光ファイバ１４ｂ、１５ｂにおける前記光入出射端部の他端側光入出射端部１４ｂ２、１５ｂ２に光学的に接続されている光ファイバ複屈折補償ミラー６を、ファラデーミラー１３に置き換えても良い。
【０１１７】
＜第６の実施の形態＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第６の実施形態を、図１６〜図２３、及び図３１に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同一箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略すると共に、図１６〜図２３及び図３１に示してあるｘ軸乃至ｚ軸は、それぞれの図で一対一に対応している。
【０１１８】
図１６より、本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサ２０が前記第１の実施形態と異なる点は、λ／４波長板２１を光入出射部２とレンズ３の間に備えると共に、光入出射部２の２つの光ファイバ２ａ、２ｂが偏光面保存光ファイバで構成される点である。
【０１１９】
光入出射部２の光入出射端部２ａ１、２ｂ１と反射体であるミラー５の間に、レンズ３と磁性ガーネット４とλ／４波長板２１が配置される。
【０１２０】
２つの偏光面保存光ファイバ２ａ、２ｂは一例として、図２０の断面図で示すように、高屈折率であるコア２２ａと、このコア２２ａの周囲に同心円状に形成された比較的低屈折率のクラッド２２ｃと、クラッド２２ｃ内に設けられた２つの応力付与部２２ｂとから構成されている、いわゆるパンダ型の光ファイバである。光ファイバ２ａは、光入出射端部２ａ１におけるスロー軸方向が図２０に示すようにｘ軸方向となるように配置されると共に、他方の光ファイバ２ｂは、光入出射端部２ｂ１におけるスロー軸方向がｙ軸方向となるように配置される。従って、前記２つの偏光面保存光ファイバ２ａ、２ｂは互いのスロー軸方向が、９０度異なるように配置される。
【０１２１】
λ／４波長板２１は、偏光面保存光ファイバ２ａから入射してくる２つの直線偏光の偏光面を円偏光に変換するものである。前記λは、２芯光ファイバ磁界センサ２０に入射される光（２つの直線偏光）の波長を表す。λ／４波長板２１としては、石英やλ／４波長フィルム、０次単プレート、０次２枚構成の水晶板、又は、λ／４の位相差を生じるゼロオーダーの光学ガラス位相板などが適当である。高次の波長板を使用すると、波長特性と温度特性が悪くなるため、高次の波長板はλ／４波長板２１には適さない。
【０１２２】
図２１に示すように、λ／４波長板２１の結晶軸Ｘ２１１方向がｘ軸又はｙ軸に対して４５度異なるようにλ／４波長板２１が配置される。従って、λ／４波長板２１の結晶軸Ｘ２１１方向が、偏光面保存光ファイバ２ａ、２ｂのどちらか一方のスロー軸方向に対して４５度異なるように、λ／４波長板２１が配置されることになる。反時計回りを＋方向とすると、図２１の例では、ｘ軸方向に対しては＋４５度異なるように、ｙ軸方向に対しては−４５度異なるようにλ／４波長板２１が配置される。
【０１２３】
更に、他方の前記光ファイバ２ｂにおける前記他端側光入出射端部２ｂ２に、図３に示すような光ファイバ複屈折補償ミラー６が配置されることで、他方の光ファイバ２ｂを介して光ファイバ複屈折補償ミラー６が２芯光ファイバ磁界センサ２０に光学的に接続される（図１８参照）。
【０１２４】
更に、光ファイバ２ａを介して図３１に示す光学バイアスモジュール３３を光学的に接続する。更に、光学バイアスモジュール３３に偏光面保存光ファイバ２５を介して偏光依存型光サーキュレータ２６を光学的に接続する。
【０１２５】
光学バイアスモジュール３３は、λ／４波長板３４と、複屈折素子２４ａと、レンズ２４ｂと、マグネット２４ｃと、磁性ガーネット２４ｄとから構成される。λ／４波長板３４はλ／４波長板２１と同様、石英やλ／４波長フィルム、０次単プレート、０次２枚構成の水晶板、又は、λ／４の位相差を生じるゼロオーダーの光学ガラス位相板などで構成され、その結晶軸方向が結晶軸Ｘ２１１方向（図２１）と同様にｘ軸又はｙ軸に対して４５度異なるようにλ／４波長板３４が配置される。λ／４波長板３４は、複屈折素子２４ａと磁性ガーネット２４ｄの間に配置されていても良い。
【０１２６】
複屈折素子２４ａは複屈折素子７（図３）と同様、α＝４７．８度を有する一軸性複屈折素子であり、ルチルが用いられている。磁性ガーネット２４ｄは非相反性の偏光面回転素子であり、マグネット２４ｃからの磁界が印加されることで磁気飽和された時に２２．５度のファラデー回転角を有する、強磁性のビスマス置換型ガーネットで構成される。マグネット２４ｃはＳｍ−Ｃｏ系又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の永久磁石で、外形はリング状に形成され、磁性ガーネット２４ｄの周囲を囲むように配置されている。
【０１２７】
更に前記偏光依存型光サーキュレータ２６には、波長１５５０ｎｍ帯のＡＳＥ光源２７が光ファイバ２８を介して光学的に接続される。前記光学バイアスモジュール３３及び偏光依存型光サーキュレータ２６でそれぞれ光を２つの直線偏光に分離させ、一方の直線偏光を光ファイバ２９、３０を介してそれぞれオプティカルパワーメータ（以下、ＯＰＭと表記）３１、３２で検出する。
【０１２８】
次に、２芯光ファイバ磁界センサ２０の動作について説明する。図３１に示すように、前記光源２７から光学バイアスモジュール３３を伝搬した光が光ファイバ２ａのスロー軸に対して４５度に入射されると、その光は光ファイバ２ａを伝搬して、その光入出射端部２ａ１からλ／４波長板２１へと出射される（図１６）。本実施形態では光ファイバ２ａは偏光面保存光ファイバなので、応力付与部２２ｂ（図２０）の方向に応力が発生し大きな複屈折となるため偏光状態が保持され、ファースト軸に平行な直線偏光が、スロー軸に平行な直線偏光に対し、速く伝搬される。従って、ファースト軸に平行な直線偏光が、スロー軸に平行な直線偏光に対し位相差を発生させながら、２つの直線偏光が光入出射端部２ａ１からλ／４波長板２１へと出射される（図１６）。出射の際に光は一定の広がり角でビーム径が広がりながら、λ／４波長板２１に入射される。
【０１２９】
２つの直線偏光はλ／４波長板２１を透過することで、それぞれ円偏光に変換される。前記の通り、λ／４波長板２１の結晶軸Ｘ２１１（図２１）は、ｘ軸に対しては＋４５度、ｙ軸方向に対しては−４５度傾くように設定されている。従って、前記ファースト軸に平行な直線偏光（以下、「直線偏光Ｆｆ」と表記）の電気ベクトルの振動方向に対して、結晶軸Ｘ２１１方向はｚ軸方向に見て時計回りに４５度傾く。よって、λ／４波長板２１を透過した直線偏光Ｆｆは、ｚ軸方向に見て時計回りの円偏光となる。
【０１３０】
一方、光ファイバ２ａから出射された前記スロー軸に平行な直線偏光（以下、「直線偏光Ｆｓ」と表記）の電気ベクトルの振動方向に対して、結晶軸Ｘ２１１方向はｚ軸方向に見て反時計回りに４５度傾く。よって、λ／４波長板２１を透過した直線偏光Ｆｓは、ｚ軸方向に見て反時計回りの円偏光となる。
【０１３１】
以上により、λ／４波長板２１を透過した前記直線偏光ＦｆとＦｓは、電気ベクトルの先端の回転方向が互いに異なる、２つの円偏光に変換される。説明の便宜上、直線偏光Ｆｆが円偏光に変換された偏光成分を円偏光Ｆｆ、直線偏光Ｆｓが円偏光に変換された偏光成分を円偏光Ｆｓと適宜表記する。なお、各直線偏光Ｆｆ、Ｆｓ間の位相差は、λ／４波長板２１透過後にも変化せず、透過前の位相差がそのまま保持される。
【０１３２】
２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓはレンズ３に入射されて集光され、次に磁性ガーネット４に入射する。磁性ガーネット４は測定対象からの磁界を受けているが、本実施形態での磁界方向は、入射する２つの偏光成分が円偏光であるため、磁性ガーネット４透過時に２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓの位相差が縮小される方向とする。
【０１３３】
磁性ガーネット４から出射した光（２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓ）はミラー５の反射面上で反射され、再び磁性ガーネット４に入射され、更に２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓの位相差が縮小される。
【０１３４】
次に磁性ガーネット４を透過した光（２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓ）はレンズ３に入射され、レンズ３を透過した光はλ／４波長板２１に入射され、再透過することでそれぞれ直線偏光Ｆｆ、Ｆｓに変換される。結晶軸Ｘ２１１方向は、−ｚ軸方向に見ると反時計回りに４５度傾く。よって、λ／４波長板２１を透過した前記円偏光Ｆｆは、ｘ軸方向の直線偏光Ｆｆとなる。一方、λ／４波長板２１を透過した円偏光Ｆｓは、ｙ軸方向の直線偏光Ｆｓとなる。即ち、λ／４波長板２１を透過した円偏光ＦｆとＦｓは、電気ベクトルの振動方向が互いに９０度異なる、２つの直線偏光に変換される。２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは光入出射端部２ｂ１のファースト軸へはＦｆ、スロー軸へはＦｓが入射され、他方の光ファイバ２ｂに伝搬される。他方の光ファイバ２ｂは図１８に示すように、光ファイバ複屈折補償ミラー６を構成する他方の光ファイバ２ｂと共通であるため、２芯光ファイバ磁界センサ２０は光ファイバ複屈折補償ミラー６に光学的に接続される。
【０１３５】
図２２に示されるように、２芯光ファイバ磁界センサ２０中での偏光面保存光ファイバ２ｂにおける入出射端部２ｂ１と、光ファイバ複屈折補償ミラー６中での他端側光入出射端部２ｂ２での互いのスロー軸が９０度異なるように、偏光面保存光ファイバ２ｂは捻られる。これは後のｘｙｚ座標による説明の都合上だけであり、実際には捻らなくても良い。光ファイバ複屈折補償ミラー６において、他端側光入出射端部２ｂ２から光（２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓ）が出射する際、２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓには再度、位相差が発生している。
【０１３６】
次に、光ファイバ複屈折補償ミラー６の動作について説明を行う。前記のように光ファイバ２ｂから光（２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓ）が伝搬され、前記他端側光入出射端部２ｂ２から、その光が一定の広がり角で出射されて、複屈折素子７に入射される。前記のように光ファイバ２ｂは９０度捻られているため、２芯光ファイバ磁界センサ２０においてＦｓで表記されていた直線偏光の偏光方向は、光ファイバ複屈折補償ミラー６中ではｘ軸方向に沿う。従って、複屈折素子７では異常光線として透過し複屈折素子７内部でシフトされる。一方の直線偏光Ｆｆの偏光成分は光ファイバ複屈折補償ミラー６中ではｙ軸方向に沿うため、複屈折素子７では常光線として透過し複屈折素子７内部をシフトすることなく透過する。
【０１３７】
前記常光線と異常光線の２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは、複屈折素子７の他方の面７ｂから出射され、磁性ガーネット８を透過する際に偏光方向が同一方向に４５度回転される。
【０１３８】
磁性ガーネット８から出射した２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓはレンズ９を透過し、入射角と反対側にミラー１０の表面上の一点Ｒ２で、ミラー１０によって点対称に反射され、図１８の上下位置で光路が入れ替わる。反射された２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは、再度レンズ９を透過する。
【０１３９】
更に２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは、再度、磁性ガーネット８を透過することにより、偏光方向が同一方向に更に４５度回転される。その内の一方の直線偏光は、複屈折素子７内部では異常光線となり、もう一方の直線偏光は、複屈折素子７内部では常光線となる。
【０１４０】
磁性ガーネット８から出射された２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは、再度、面７ｂから複屈折素子７に入射され、透過される。前記の通り、２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは、複屈折素子７内部ではそれぞれ常光線と異常光線になり、異常光線のみシフトされて、複屈折素子７の一方の面７ａから出射され、他方の光ファイバ２ｂの他端側光入出射端部２ｂ２に入射される。他端側光入出射端部２ｂ２ではＦｆがスロー軸へ、Ｆｓがファースト軸へ入射されることになる。即ち光ファイバ複屈折補償ミラー６により、順方向（Ｆｏｒｗａｒｄ）でスロー軸（Ｓｌｏｗ）成分であったものが逆方向（Ｂａｃｋｗａｒｄ）ではファースト軸に入る。従って、逆方向では偏光面保存光ファイバ２ｂのファースト軸成分とスロー軸成分の位相差を補償する方向に働いていく。他端側光入出射端部２ｂ２から他方の光ファイバ２ｂへ２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓが伝搬される。
【０１４１】
他方の光ファイバ２ｂから出射され、再度２芯光ファイバ磁界センサ２０に再入射された光（２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓ）は、λ／４波長板２１とレンズ３と磁性ガーネット４を透過後にミラー５で反射され、反射後、光は磁性ガーネット４とレンズ３とλ／４波長板を再透過して一方の光ファイバ２ａに再入射される。前記の通り、円偏光Ｆｆ、Ｆｓがガーネット４を再透過する際に、２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓの位相差は縮小される。
【０１４２】
光ファイバ２ａに再入射された２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは、光ファイバ２ａを伝搬することでその位相差が補償されるため、磁性ガーネット４の磁界強度と磁界方向による位相差のみが残る。λ／４波長板３４に面する電流センサ本体（図）の偏光面保存光ファイバ２ａ端面では、この位相差のみがあり、λ／４波長板３４により、位相差に対応した直線偏光に変換される。即ち磁性ガーネット４の磁界強度と磁界方向に依存したファラデー回転角分の直線偏光となり、順方向（光学バイアスモジュール３３から２芯光ファイバ磁界センサ１に光が伝搬する方向）時の偏光面から前記回転角分ずれた状態となる。その後磁性ガーネット２４ｄにより２２．５度、直線偏光が回転し複屈折素子２４ａにより２芯光ファイバ磁界センサ１に加わる磁界強度と磁界方向に応じた回転角分の光強度比率に分配され、受光器で受光することにより、測定対象である磁界を検出することが可能となる。
【０１４３】
以上のように、本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサ２０に依れば、光が磁界検出部である２芯光ファイバ磁界センサ２０を二往復するので、測定対象である磁界に対するセンサ感度（磁界検出感度）を２倍とすることが可能となり、その結果、２芯光ファイバ磁界センサ２０の磁界検出感度を大幅に向上させることが出来る。
【０１４４】
又、２芯光ファイバ磁界センサ２０は光ファイバ複屈折補償ミラー６と光学的に接続することにより、センシング光の変動を抑え、光ファイバの複屈折による受光素子の受光量の変動を抑制することが可能となり、前記磁界値に対する磁界検出値の変動が抑制され、耐振動性も向上する。
【０１４５】
又、２芯光ファイバ磁界センサ２０を高周波磁界の測定に対応した回路構成とすることにより、高周波磁界の測定が可能となる。
【０１４６】
更に、２芯光ファイバ磁界センサ２０の光入出射部２である２つの光ファイバ２ａ、２ｂを、偏光面保存光ファイバで構成することにより、外部から振動を受けてもセンシング光の変動が抑えられ、磁界値に対する磁界検出値の変動が抑制されるため、２芯光ファイバ磁界センサの耐振動性を更に向上させることが可能となる。
【０１４７】
なお、光ファイバ複屈折補償ミラー６に換えて、図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６や、図６のファラデーミラー１３を、他方の光ファイバ２ｂを介して２芯光ファイバ磁界センサ２０に光学的に接続しても良い（それぞれ、図１９、図２３を参照）。
【０１４８】
なお、本実施形態は種々変更可能であり、例えば図１６に示す態様は、１枚の磁性ガーネット４を設けてなる構成であるが、これを、図１７に示すように、同一組成及び同一方向に同一回転角を有する複数の磁性ガーネット４を光伝搬方向に配置して設けた構成に変更しても良い。
【０１４９】
＜第７の実施の形態＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第７の実施形態を、図２４に基づいて説明する。なお、前記第６の実施形態と同一箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１５０】
本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが前記第６の実施形態と異なる点は、図１８に示す光ファイバ複屈折補償ミラー６に換えて、図２４に示すように、λ／４波長板ミラー２２を他方の光ファイバ２ｂを介して２芯光ファイバ磁界センサ２０に光学的に接続した点である。
【０１５１】
λ／４波長板ミラー２２は図２４に示すように、他方の前記偏光面保存光ファイバ２ｂと、λ／４波長板２１と、１個のレンズ９、及び反射体であるミラー１０を備えて構成されている。光ファイバ２ｂの他端側光入出射端部２ｂ２はλ／４波長板２１の一方の面に対向して配置され、λ／４波長板２１とミラー１０の間にレンズ９が配置される。
【０１５２】
第６の実施形態で説明した通り、２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓが、２芯光ファイバ磁界センサ２０から他方の光ファイバ２ｂを伝搬して他端側光入出射端部２ｂ２より出射され、λ／４波長板２１を透過すると、それぞれ電気ベクトルの先端の回転方向が互いに異なる円偏光Ｆｆ、Ｆｓに変換される。
【０１５３】
光（２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓ）はレンズ９に入射されて集光され、レンズ９を透過後にミラー１０表面上で反射される。ミラー１０で反射された２つの円偏光Ｆｆ、Ｆｓは再度レンズ９を透過して、λ／４波長板２１を透過することにより、電気ベクトルの振動方向が互いに９０度異なる、２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓに変換される。２つの直線偏光Ｆｆ、Ｆｓは他方の光ファイバ２ｂに入射されて２芯光ファイバ磁界センサ２０に再入射される。
【０１５４】
以上のような構成により、本実施形態も第６の実施形態と同様の効果を有する。
【０１５５】
＜第８の実施の形態＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの第８の実施形態を、図２５〜図２９に基づいて説明する。なお、前記第６又は第７の実施形態と同一箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１５６】
本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが前記各実施形態と異なる点は、２芯光ファイバ磁界センサ２０、２３が測定対象の磁界に対して複数（図２５〜図２９では２個）設けられていると共に、前段の２芯光ファイバ磁界センサ２０の他方の光ファイバ２ｂと、後段の２芯光ファイバ磁界センサ２３の一方の光ファイバ２３ａが共通の光ファイバで構成されていることである。
【０１５７】
更に、一方の光ファイバ２３ａは、光入出射端部２３ａ１におけるスロー軸方向が図２０に示すようにｘ軸方向となるように配置されると共に、他方の光ファイバ２３ｂは、光入出射端部２３ｂ１におけるスロー軸方向が図２０に示すようにｙ軸方向となるように配置される。従って、前記２つの光ファイバ（偏光面保存光ファイバ）２３ａ、２３ｂは互いのスロー軸方向が、９０度異なるように配置される。
【０１５８】
更に、他方の光ファイバ２３ｂにおける他端側光入出射端部２３ｂ２には、光ファイバ複屈折補償ミラー６が配置されている。
【０１５９】
図２２に示されるように、２芯光ファイバ磁界センサ２３中での偏光面保存光ファイバ２３ｂにおける入出射端部２３ｂ１と、光ファイバ複屈折補償ミラー６中での他端側光入出射端部２３ｂ２での互いのスロー軸が９０度異なるように、偏光面保存光ファイバ２３ｂは捻られる。これも後のｘｙｚ座標による説明の都合上だけであり、実際には捻らなくても良い。
【０１６０】
更に本実施の形態は、２芯光ファイバ磁界センサの個数を２個以上のｎ個（ｎ≧２）に拡張しても良い。本実施形態の２芯光ファイバ磁界センサに依れば、第６の実施形態の２芯光ファイバ磁界センサが有する効果に加えて、光が磁界検出部である２芯光ファイバ磁界センサをｎ往復する構成としたことにより、測定対象である磁界に対するセンサ感度（磁界検出感度）を約ｎ倍とすることが可能となり、２芯光ファイバ磁界センサの磁界検出感度を更に向上させることが出来る。
【０１６１】
更に、光ファイバ（図２６〜図２９では、２ａ、２ｂ、２３ａ、２３ｂ）を偏光面保存光ファイバで構成しているので、２芯光ファイバ磁界センサを測定対象の磁界に対して多数設けたとしても、低損失、耐振動特性に優れた磁界検出が可能となる。
【０１６２】
更に、最も後段の２芯光ファイバ磁界センサ（図２６では２段目の２芯光ファイバ磁界センサ２３）の他方の光ファイバ２３ｂにおける光入出射端部の他端側光入出射端部２３ｂ２に、光ファイバ複屈折補償ミラー６に換えて、図１４の光ファイバ複屈折補償ミラー６や図６のファラデーミラー１３、或いは図２４のλ／４波長板ミラー２２を光学的に接続しても良い（それぞれ、図２７、図２９、図２８参照）。
【０１６３】
なお、図２５及び図２６に示す態様は、１枚の磁性ガーネット４を設けてなる構成であるが、これを、図１７に示すように、同一組成及び同一方向に同一回転角を有する複数の磁性ガーネット４を光伝搬方向に配置して設けた構成に変更しても良い。
【０１６４】
＜実施例１−３＞
次に、本発明に係る２芯光ファイバ磁界センサの実施例を、図４、図７、及び図１２に基づいて説明する。実施例１は前記図４に示した光ファイバ複屈折補償ミラーを用いた２芯光ファイバ磁界センサの実施例であり、実施例２は図７に示した２芯光ファイバ磁界センサが測定対象の磁界に対して２個設けられた構成である。又、実施例３は図１２に示すように、２芯光ファイバ磁界センサ１を構成する磁性ガーネットを３つに設定し、更に３つの磁性ガーネットの合計の回転角を１３５度とした２芯光ファイバ磁界センサである。各実施例の光ファイバ（２ａ，  ２ｂ、更に実施例２の場合は１４ａ，１４ｂ）は、酸化鉛を含有する低複屈折光ファイバ（ＬＢＦ）で構成した。この各実施例の２芯光ファイバ磁界センサにおける測定対象を電力線とすると共に、前記電力線に投入する電流を投入電流（Ａ）、検出した電流を表示電流（Ａ）、及び表示電流（Ａ）を投入電流（Ａ）で除した値を感度（倍）として、計測された結果を表１に示す。なお各実施例を通して、投入電流は５０Ｈｚ、０．５（Ａ）の交流電流で統一した。
【０１６５】
更に、前記光ファイバ２ａを介して図３０に示す光学バイアスモジュール２４を光学的に接続する。更に、光学バイアスモジュール２４に偏光面保存光ファイバ２５を介して偏光依存型光サーキュレータ２６を光学的に接続する。
【０１６６】
光学バイアスモジュール２４は、複屈折素子２４ａと、レンズ２４ｂと、マグネット２４ｃと、磁性ガーネット２４ｄとから構成される。複屈折素子２４ａは複屈折素子７と同様、α＝４７．８度を有する一軸性複屈折素子であり、ルチルが用いられている。磁性ガーネット２４ｄは非相反性の偏光面回転素子であり、マグネット２４ｃからの磁界が印加されることで磁気飽和された時に２２．５度のファラデー回転角を有する、強磁性のビスマス置換型ガーネットで構成される。マグネット２４ｃはＳｍ−Ｃｏ系又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の永久磁石で、外形はリング状に形成され、磁性ガーネット２４ｄの周囲を囲むように配置されている。
【０１６７】
更に前記偏光依存型光サーキュレータ２６には、波長１５５０ｎｍ帯のＡＳＥ光源２７が光ファイバ２８を介して光学的に接続される。前記光学バイアスモジュール２４及び偏光依存型光サーキュレータ２６でそれぞれ光を２つの直線偏光に分離させ、一方の直線偏光を光ファイバ２９、３０を介してそれぞれオプティカルパワーメータ（以下、ＯＰＭと表記）３１、３２で検出した。
【０１６８】
【表１】
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【０１６９】
表１の結果から、実施例３の構成の２芯光ファイバ磁界センサが最もセンサ感度の向上が大きいことが分かった。続いて実施例２のセンサ感度の向上が続き、最もセンサ感度の向上が小さかった構成は、実施例１であることが判明した。従って、測定対象に対して２芯光ファイバ磁界センサを多段に複数設けるよりも、２芯光ファイバ磁界センサ１内の磁性ガーネットを増加させる方がセンサ感度の向上という点では効果があることが判明した。
【０１７０】
＜比較例＞
更に、比較例として図１３に示すように、実施例１の２芯光ファイバ磁界センサから光ファイバ複屈折補償ミラー６及び他方の光ファイバ２ｂを削除して、光が磁界検出部である磁界センサ１を１往復のみ伝搬する構成の磁界センサにおける、投入電流（Ａ）、表示電流（Ａ）、感度（倍）を、実施例１―３と同様に計測した。その結果を前記表１に示す。
【０１７１】
表１の結果から分かるように、実施例１と比較例１とを比較すると、実施例１のセンサ感度は比較例１のセンサ感度の約２倍になることが確認された。更に、実施例２及び実施例３を比較例１と比較すると、実施例２及び実施例３はセンサ感度が大幅に向上することも確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明の２芯光ファイバ磁界センサは、ワイヤレス携帯端末の基板回路の設計や、アンテナ素子及び筐体基板上電流分布の振幅と位相の両方を高精度に評価、設計するための磁界測定に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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