(57)【要約】【課題】容易に設置することができる光電流センサを提供する。【解決手段】実施形態の光電流センサは、導体を流れる電流を計測するための光を発する発光部と、前記発光部から発せられた光を円偏光に変換する円偏光変換部と、前記導体の所定箇所の全周のうちの一部を覆うように配置され、前記円偏光変換部によって変換された円偏光が入射され、終端に光を反射する第１の反射部を有する第１の光ファイバと、前記導体の前記所定箇所の全周のうちの前記一部以外の残部を覆うように配置され、前記円偏光変換部によって変換された円偏光が入射され、終端に光を反射する第２の反射部を有する第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバの前記第１の反射部によって反射された光と、前記第２の光ファイバの前記第２の反射部によって反射された光と、を受光する受光部と、を備える。【選択図】図１
2019148442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体を流れる電流を計測するための光を発する発光部と、
前記発光部から発せられた光を円偏光に変換する円偏光変換部と、
前記導体の所定箇所の全周のうちの一部を覆うように配置され、前記円偏光変換部によって変換された円偏光が入射され、終端に光を反射する第１の反射部を有する第１の光ファイバと、
前記導体の前記所定箇所の全周のうちの前記一部以外の残部を覆うように配置され、前記円偏光変換部によって変換された円偏光が入射され、終端に光を反射する第２の反射部を有する第２の光ファイバと、
前記第１の光ファイバの前記第１の反射部によって反射された光と、前記第２の光ファイバの前記第２の反射部によって反射された光と、を受光する受光部と、
を備える光電流センサ。
【請求項２】
導体を流れる電流を計測するための光を発する発光器と、
前記発光器から発せられた光を分離して２つの分離端から出射する第１の光分離素子と、
前記第１の光分離素子の前記２つの分離端の一方から入射した光を直線偏光に変換する偏光素子と、
前記偏光素子と方位角が略４５°となる角度で光学的に接続され、前記偏光素子から入射した直線偏光に位相変調を行う変調器と、
前記変調器から入射した光を、偏波を保持して第１の光と第２の光に分離する第２の光分離素子と、
前記第２の光分離素子から入射した前記第１の光を円偏光に変換する第１の光学素子と、
前記導体の所定箇所の全周のうちの一部を覆うように配置され、前記第１の光学素子と光学的に接続された第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバの終端に配置され、前記第１の光ファイバの伝搬光を反射する第１の反射素子と、
前記第２の光分離素子から入射した前記第２の光を円偏光に変換する第２の光学素子と、
前記導体の前記所定箇所の全周のうちの前記一部以外の残部を覆うように配置され、前記第２の光学素子と光学的に接続された第２の光ファイバと、
前記第２の光ファイバの終端に配置され、前記第２の光ファイバの伝搬光を反射する第２の反射素子と、
前記第１の反射素子によって反射された光と、前記第２の反射素子によって反射された光と、を受光する受光器と、を備え、
前記第１の光学素子と前記第１の光ファイバと前記第１の反射素子とを組み合わせて第１のセンシング部が形成され、前記第２の光学素子と前記第２の光ファイバと前記第２の反射素子とを組み合わせて第２のセンシング部が形成され、
前記第１のセンシング部と前記第２のセンシング部とが組み合わせられて固定されることで略閉回路構造が形成される、光電流センサ。
【請求項３】
前記第１の光ファイバは、前記導体の所定箇所の全周のうちの前記一部を覆うように、かつ、前記導体の周方向について少なくとも１回以上折り返して配置され、
前記第１の光ファイバにおける折り返しの部分には、円偏光の回転方向を反転させる第３の光学素子が配置され、
前記第２の光ファイバは、前記導体の前記所定箇所の全周のうちの前記残部を覆うように、かつ、前記導体の周方向について少なくとも１回以上折り返して配置され、
前記第２の光ファイバにおける折り返しの部分には、円偏光の回転方向を反転させる第４の光学素子が配置されている、請求項２に記載の光電流センサ。
【請求項４】
前記第１のセンシング部と前記第２のセンシング部とのそれぞれに、互いが組み合わせられて固定されるときに接合する一方が凹形状で他方が凸形状の接合部が設けられている、請求項２に記載の光電流センサ。
【請求項５】
前記接合部の凹凸が平面視で非円形の形状である、請求項４に記載の光電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ファラデー効果を利用して導体を流れる電流を計測する光電流センサがある。このような光電流センサでは、一般的に、導体を周回する光ファイバを含むセンシング部が用いられる。そして、導体を電流が流れると、ファラデー効果によって、光ファイバ中を伝搬する光の偏波面が、導体を流れる電流により発生する磁界によって回転する。このような光電流センサでは、光ファイバが導体を周回している閉回路構造をとっていることで、ファラデー効果が大きく発生するとともに、周辺機器等に起因する他相磁界による影響を小さく抑えることができ、高精度な計測を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５１７９６１号公報
【特許文献２】特表２００２−５２９７０９号公報
【特許文献３】特開２００５−３４５３５０号公報
【特許文献４】特表２０００−５１５９７９号公報
【特許文献５】特許第５９０４６９４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】G.  Frosio,  H.  Hug,  R.  Dandliker,   "All-fiber  Sagnac  current  sensor",  in  Opto  92  (ESI  Publications,  Paris),  p560-564  (Apr  1992)
【非特許文献２】G.  Frosio  and  R.  Dandliker,   "Reciprocal  reflection  interferometer  for  a  fiber-optic  Faraday  current  sensor",  Appl.  Opt.  33,  p6111-6122  (Sep  1994)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の光電流センサは、光ファイバが導体を周回している閉回路構造をとっているため、設置時に導体を分解する必要があり、設置に手間がかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の実施形態は、容易に設置することができる光電流センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の光電流センサは、導体を流れる電流を計測するための光を発する発光部と、前記発光部から発せられた光を円偏光に変換する円偏光変換部と、前記導体の所定箇所の全周のうちの一部を覆うように配置され、前記円偏光変換部によって変換された円偏光が入射され、終端に光を反射する第１の反射部を有する第１の光ファイバと、前記導体の前記所定箇所の全周のうちの前記一部以外の残部を覆うように配置され、前記円偏光変換部によって変換された円偏光が入射され、終端に光を反射する第２の反射部を有する第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバの前記第１の反射部によって反射された光と、前記第２の光ファイバの前記第２の反射部によって反射された光と、を受光する受光部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態の光電流センサの構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態の光電流センサの変調器による位相変調の説明図である。
【図３】図３は、第１実施形態の光電流センサの動作説明図である。
【図４】図４は、第１実施形態の光電流センサの第１のセンシング部の接合部と第２のセンシング部の接合部の構造の例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態の光電流センサの第２のセンシング部の接合部の凸部の構造の例を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態の光電流センサの第１のセンシング部の接合部と第２のセンシング部の接合部の構造の他の例を示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態の光電流センサの第１のセンシング部の構成図である。
【図８】図８は、第２実施形態の光電流センサの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を用いて、実施形態（第１実施形態、第２実施形態）の光電流センサについて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態の光電流センサについて説明する。図１は、第１実施形態の光電流センサ１００の構成図である。光電流センサ１００は、例えば、電力系統の電流（電流値）を計測する干渉型光電流センサである。
【００１１】
光電流センサ１００は、発光器１（発光部）と、第１の光分離素子２と、偏光素子３と、変調器４と、第２の光分離素子５と、第１のセンシング部１０ａと、第２のセンシング部１０ｂと、受光器９と、を備える。
【００１２】
発光器１は、導体１０１を流れる電流を計測するための光（非偏光）を発する。発光器１は、例えば、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）やＳＬＤ（Superluminescent  Diode）等である。光としては、例えば、赤外線や可視光線や紫外線等を使用可能であるが、これらに限定されない。
【００１３】
第１の光分離素子２は、発光器１から発せられた光を分離（分岐）して２つの分離端から出射する。
【００１４】
偏光素子３は、第１の光分離素子２の２つの分離端の一方から入射した光を直線偏光に変換する。なお、第１の光分離素子２の２つの分離端の他方の光は消光する。
【００１５】
変調器４は、偏光素子３と方位角が略４５°（４５°または約４５°。以下同様）となる角度で光学的に接続され、偏光素子３から入射した直線偏光に位相変調を行う（詳細は後述）。
【００１６】
第２の光分離素子５は、変調器４から入射した光を、偏波を保持して２つの光に分離する。以下、第２の光分離素子５から第１のセンシング部１０ａに向かう光を第１の光と称し、第２の光分離素子５から第２のセンシング部１０ｂに向かう光を第２の光と称する。
【００１７】
第１のセンシング部１０ａは、第１の光学素子６ａ（円偏光変換部）と、第１の光ファイバ７ａと、第１の反射素子８ａと、を備える。
【００１８】
第１の光学素子６ａは、第２の光分離素子５から入射した第１の光を円偏光に変換する。
【００１９】
第１の光ファイバ７ａは、導体１０１の所定箇所の全周のうちの一部（本実施形態では約半周）を覆うように配置され、第１の光学素子６ａと光学的に接続される。第１の光ファイバ７ａとしては、例えば、シングルモードファイバや偏波保持ファイバを使用可能であり、特に、偏波保持特性を良好に保ちたい場合には偏波保持ファイバを使用すればよい（後述の第２の光ファイバ７ｂも同様）。
【００２０】
第１の反射素子８ａは、第１の光ファイバ７ａの終端に配置され、第１の光ファイバ７ａの伝搬光を反射する。
【００２１】
第２のセンシング部１０ｂは、第２の光学素子６ｂ（円偏光変換部）と、第２の光ファイバ７ｂと、第２の反射素子８ｂと、を備える。
【００２２】
第２の光学素子６ｂは、第２の光分離素子５から入射した第２の光を円偏光に変換する。
【００２３】
第２の光ファイバ７ｂは、導体の所定箇所の全周のうちの前記一部以外の残部（本実施形態では約半周）を覆うように配置され、第２の光学素子６ｂと光学的に接続される。
【００２４】
第２の反射素子８ｂは、第２の光ファイバ７ｂの終端に配置され、第２の光ファイバ７ｂの伝搬光を反射する。
【００２５】
受光器９は、第１の反射素子８ａによって反射された光と、第２の反射素子８ｂによって反射された光と、を受光する。具体的には、受光器９は、第１の反射素子８ａによって反射された光を、第１の光ファイバ７ａ、第１の光学素子６ａ、第２の光分離素子５、変調器４、偏光素子３、および、第１の光分離素子２を経由して受光する。また、受光器９は、第２の反射素子８ｂによって反射された光を、第２の光ファイバ７ｂ、第２の光学素子６ｂ、第２の光分離素子５、変調器４、偏光素子３、および、第１の光分離素子２を経由して受光する。
【００２６】
また、第１のセンシング部１０ａと第２のセンシング部１０ｂとが組み合わせられて固定されることで略閉回路構造（従来の閉回路構造と同等の構造）が形成される（詳細は後述）。
【００２７】
次に、光電流センサ１００における各構成の動作や光の挙動等について説明する。発光器１から出射された光は、第１の光分離素子２によって２つに分離される。分離された２つの光のうち、一方は偏光素子３に入射して直線偏光に変換され、他方は消光する。
【００２８】
偏光素子３によって直線偏光となった光は、変調器４に入射する。偏光素子３と変調器４の間では光の偏波を保持することが望ましい。したがって、例えば、偏光素子３と変調器４の間に偏光素子３の偏光方向と一致した光学軸を持つ偏波保持ファイバを用いることで、偏光素子３によって直線偏光となった光を、直線偏波の方向を維持したまま変調器４に入射することが可能になる。
【００２９】
次に、図２を参照して、変調器４による位相変調について説明する。図２は、第１実施形態の光電流センサ１００の変調器４による位相変調の説明図である。変調器４としては、例えば、ピエゾ管に偏波保持ファイバを巻きつけたＰＺＴ型位相変調子が用いられる。図２のように、変調器４の光学軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の方向と、入射光の直線偏波方向とが略４５°になるように偏光素子３と変調器４を接続することにより、変調器４の光学軸にそれぞれ直線偏光を独立に伝搬させることができる。このようにすることで、変調器４の一つの光学軸（例えばＸ軸）を伝搬する直線偏光に相対的な位相変調をかけることができる。
【００３０】
変調器４で相対的な位相変調をかける軸をＸ軸と定義した場合、変調器４に入射する直前の光の偏光状態のジョーンズベクトルは以下の式（１）、位相変調（φ）を受けた後は以下の式（２）のように表すことができる。
【数１】
2019148442.tif 000003
【００３１】
なお、式（１）、式（２）において、上段がＸ成分、下段がＹ成分である。また、iは虚数単位である。また、ジョーンズベクトルの表記法の慣例として、光の振幅や、底を自然対数とする所定の指数（例えばｅ-ｉｋＺ）の表記を省略している（以下の式も同様）。
【００３２】
また、式（２）は、Ｘ成分とＹ成分を分離する表記として、以下の式（３）として表すことができる。
【数２】
2019148442.tif 000004
【００３３】
変調器４を出た光は、第２の光分離素子５に入射する。なお、変調器４と第２の光分離素子５の間は偏波保持ファイバで接続されており、光の偏光方向は維持されている。第２の光分離素子５に入射した光は偏波方向を維持したまま二つに分離される。
【００３４】
ここで、図３は、第１実施形態の光電流センサ１００の動作説明図である。図３に示すように、導体１０１を流れる電流（一次電流）が作る磁界に対し、第１の光ファイバ７ａと第２の光ファイバ７ｂは順方向に周回している。
【００３５】
まず、第１の光の挙動について説明する。第１の光は、第１の光学素子６ａによって右回りと左回りの二つの円偏光に変換される。第１の光学素子６ａは、例えば１／４波長板である場合、変調器４の光学軸に対して略４５°の角度で接続されることにより、Ｘ軸方向に伝搬する光を右回りの円偏光に変換し、Ｙ軸方向に伝搬する光を左回りの円偏光に変換する。つまり、第１の光学素子６ａから第１の光ファイバ７ａに入射する第１の光は、以下の式（４）で示す右回りの偏光（第１項）と左回りの偏光（第２項）の和として表すことができる。
【数３】
2019148442.tif 000005
【００３６】
そして、第１の光ファイバ７ａを伝搬中に受けるファラデー効果による位相差をθＦとした場合、右回り円偏光はθＦ、左回り円偏光は−θＦの位相差を生じる。つまり、第１の反射素子８ａに至る直前の偏光は式（５）で示すとおりになる。
【数４】
2019148442.tif 000006
【００３７】
また、第１の反射素子８ａで反射された第１の光について、進行方向に対する円偏光の向きは逆になり、式（６）に示すとおりになる。
【数５】
2019148442.tif 000007
【００３８】
第１の反射素子８ａでの反射の前後で第１の光の磁界に対する円偏光は変わらないため、反射された第１の光が第１の光ファイバ７ａを戻る間は、左回り円偏光はθＦ、右回り円偏光は−θＦの位相差を生じる。第１の光ファイバ７ａを往復した第１の光が第１の光学素子６ａに入射する直前の偏波は、以下の式（７）で表される。
【数６】
2019148442.tif 000008
【００３９】
最終的に、第１の光学素子６ａを通って第２の光分離素子５に戻った第１の光の偏波は、式（８）で表される。
【数７】
2019148442.tif 000009
【００４０】
次に、同様に、第２の光の挙動について説明する。第２の光は、第２の光学素子６ｂによって右回りと左回りの二つの円偏光に変換される。第２の光学素子６ｂは、例えば１／４波長板である場合、変調器４の光学軸に対して略４５°の角度で接続されることにより、Ｘ軸方向に伝搬する光を右回りの円偏光に変換し、Ｙ軸方向に伝搬する光を左回りの円偏光に変換する。つまり、第２の光学素子６ｂから第２の光ファイバ７ｂに入射する第２の光は、以下の式（９）で示す右回りの偏光（第１項）と左回りの偏光（第２項）の和として表すことができる。
【数８】
2019148442.tif 000010
【００４１】
そして、第２の光ファイバ７ｂを伝搬中に受けるファラデー効果による位相差を第１の光のときと同様にθＦとする。第２の光の右回り円偏光はθＦ、左回り円偏光は−θＦの位相差を生じる。つまり、第２の反射素子８ｂに至る直前の偏光は式（１０）で示すとおりになる。
【数９】
2019148442.tif 000011
【００４２】
また、第２の反射素子８ｂで反射された第２の光について、進行方向に対する円偏光の向きは逆になり、式（１１）に示すとおりになる。
【数１０】
2019148442.tif 000012
【００４３】
第２の反射素子８ｂでの反射の前後で第２の光の磁界に対する円偏光は変わらないため、反射された第２の光が第２の光ファイバ７ｂを戻る間は、左回り円偏光はθＦ、右回り円偏光は−θＦの位相差を生じる。第２の光ファイバ７ｂを往復した第２の光が第２の光学素子６ｂに入射する直前の偏波は、以下の式（１２）で表される。
【数１１】
2019148442.tif 000013
【００４４】
最終的に、第２の光が第２の光学素子６ｂを通って第２の光分離素子５に戻ったときの偏波は、式（１３）で表される。
【数１２】
2019148442.tif 000014
【００４５】
そして、第２の光分離素子５に戻った第１の光と第２の光は再び合波され、式（８）、式（１３）より、偏波は式（１４）のように表すことができる。
【数１３】
2019148442.tif 000015
【００４６】
また、式（１４）で表される偏波は、変調器４で再びＸ軸方向に相対的な位相変調φ’を受けるため、式（１５）で表される偏波となる。
【数１４】
2019148442.tif 000016
【００４７】
また、偏光素子３と変調器４は互いの光学軸が略４５°の角度になるように接続されているため、式（１５）で表される偏波は、偏光素子３を通って受光器９に入射されるときに式（１６）で表される偏波となる。
【数１５】
2019148442.tif 000017
【００４８】
この式（１６）で表される偏波の干渉強度を受光器９で観測することにより、導体１０１の電流を計測することができる。なお、この式（１６）は、例えば、特許第５９０４６９４号公報（特許文献５）の段落０１１０の数１３の式と同等である。したがって、これ以降の処理については、特許第５９０４６９４号公報の段落０１１０以降の処理と同様の処理を行えばよいため、説明を省略する。
【００４９】
次に、図４を参照して、光電流センサ１００の第１のセンシング部１０ａと第２のセンシング部１０ｂの接合部の構造の例について説明する。図４は、第１実施形態の光電流センサ１００の第１のセンシング部１０ａの接合部２１ａ、２２ａと、第２のセンシング部１０ｂの接合部２１ｂ、２２ｂの構造の例を示す図である。
【００５０】
図４の領域Ｒ１に示すように、第１のセンシング部１０ａには凹形状の接合部２１ａが設けられており、第２のセンシング部１０ｂには凸形状の接合部２１ｂが設けられている。図５は、第２のセンシング部１０ｂの接合部２１ｂの凸部２１ｂ１の構造の例を示す図である。図５に示すように、第２のセンシング部１０ｂの接合部２１ｂの凸部２１ｂ１は、平面視（図４のＤ方向視）で正方形（非円形の一形態）の形状である。また、図示を省略しているが、第１のセンシング部１０ａの接合部２１ａには、接合部２１ｂの凸部２１ｂ１に対応する凹部（平面視で正方形）が設けられている。
【００５１】
図４に戻って、領域Ｒ２に示すように、第１のセンシング部１０ａには凹形状の接合部２２ａが設けられており、第２のセンシング部１０ｂには凸形状の接合部２２ｂが設けられている。また、第２のセンシング部１０ｂの接合部２２ｂには平面視で正方形の凸部が設けられ、第１のセンシング部１０ａの接合部２２ａには接合部２２ｂの凸部に対応する凹部（平面視で正方形）が設けられている。
【００５２】
そして、第１のセンシング部１０ａと第２のセンシング部１０ｂが組み合わせられるときは、接合部２１ａと接合部２１ｂが接合されるとともに、接合部２２ａと接合部２２ｂが接合され、それらの部分が例えばボルトによって固定される。
【００５３】
このように、第１実施形態の光電流センサ１００によれば、第１のセンシング部１０ａと第２のセンシング部１０ｂが分かれており、設置時に導体１０１を分解する必要がないため、容易に設置することができる。
【００５４】
また、第１のセンシング部１０ａの第１の光ファイバ７ａ、および、第２のセンシング部１０ｂの第２の光ファイバ７ｂが半円環形状であり、第１のセンシング部１０ａと第２のセンシング部１０ｂを組み合わせたものは略閉回路構造をとっていることで、ファラデー効果が大きく発生するとともに、周辺機器等に起因する他相磁界による影響を小さく抑えることができ、高精度な計測を実現できる。
【００５５】
また、第１のセンシング部１０ａと第２のセンシング部１０ｂが組み合わせられるときは、接合部２１ａと接合部２１ｂが接合されるとともに、接合部２２ａと接合部２２ｂが接合され、それらの部分が例えばボルトによって固定されるようにすることで、固定時の安定性を向上させることができる。また、各接合部の凹凸を平面視で非円形の形状とすることで、組立時の軸方向の回転を防ぎ、作業性を向上させることができる。なお、非円形は、正方形に限定されず、長方形や楕円等の他の形であってもよい。
【００５６】
次に、図６を参照して、第１実施形態の光電流センサ１００の第１のセンシング部１０ａと第２のセンシング部１０ｂの各接合部の構造の他の例について説明する。図６は、第１実施形態の光電流センサ１００の第１のセンシング部１０ａの接合部２３ａ、２４ａと、第２のセンシング部１０ｂの接合部２３ｂ、２４ｂの構造を示す図である。
【００５７】
図６の例では、領域Ｒ１１は図４の領域Ｒ１に対応しており、領域Ｒ２１は図４の領域Ｒ２に対応している。また、図６の領域Ｒ１２はＲ１１をＢ方向から見たものであり、図６の領域Ｒ２２はＲ２１をＣ方向から見たものである。
【００５８】
そして、領域Ｒ１２からわかるように、第１のセンシング部１０ａで段差を設けていることにより、第２の光ファイバ７ｂと第１の光ファイバ７ａのギャップを小さく、またはゼロにすることができる。また、領域Ｒ２２からわかるように、第２のセンシング部１０ｂで段差を設けていることにより、第２の光ファイバ７ｂと第１の光ファイバ７ａのギャップを小さく、またはゼロにすることができる。
【００５９】
このようにすることで、光電流センサ１００を、従来の光電流センサの閉回路構造により近い構造とすることができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の光電流センサ１００について説明する。第２実施形態では、光電流センサ１００を、ファラデー効果により生じる位相差を増大させて電流計測の精度を向上させるための構成とする。なお、第１実施形態と重複する事項の説明は、適宜省略する。
【００６１】
図７は、第２実施形態の光電流センサ１００の第１のセンシング部１０ａの構成図である。図７（ａ）は、図１と同じ方向に見た場合の第１のセンシング部１０ａの構成図である。そして、図７（ｂ）は、図７（ａ）の第１のセンシング部１０ａをＡ方向に見た場合の構成図である。
【００６２】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、第１の光ファイバ７ａは、導体１０１の所定箇所の全周のうちの一部を覆うように、かつ、導体１０１の周方向について少なくとも１回以上（ここでは２回）折り返して配置されている。また、第１の光ファイバ７ａにおける折り返しの部分には、円偏光の回転方向を反転させる第３の光学素子１２ａ、１２ｂが配置されている。なお、第１の光ファイバ７ａの折り返し部分の曲率は、内部を伝搬する光が全反射できることを条件に決定する。
【００６３】
また、第２の光ファイバ７ｂについても、導体１０１の所定箇所の全周のうちの残部を覆うように、かつ、導体の周方向について少なくとも１回以上（ここでは２回）折り返して配置され、折り返しの部分には円偏光の回転方向を反転させる第４の光学素子が配置されているが、第１の光ファイバ７ａと同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
以下、図８も参照して、光電流センサ１００の動作について説明する。図８は、第２実施形態の光電流センサ１００の動作説明図である。なお、図８（ａ）（ｂ）は、それぞれ図７（ａ）（ｂ）に対応している。
【００６５】
第２の光分離素子５（図１）で分離された第１の光は、第１の光学素子６ａによって右回りと左回りの二つの円偏光に変換され、以下の式（１７）で示す右回りの偏光（第１項）と左回りの偏光（第２項）の和として表すことができる。
【数１６】
2019148442.tif 000018
【００６６】
そして、第３の光学素子１２ａまでに受けるファラデー効果による位相差をθＦとした場合、右回り円偏光はθＦ、左回り円偏光は−θＦの位相差を生じる。つまり、第３の光学素子１２ａに至る直前の偏光は式（１８）で示すとおりになる。
【数１７】
2019148442.tif 000019
【００６７】
また、式（１８）で表される偏波は、第３の光学素子１２ａを通過すると右回り円偏光と左回り円偏光が反転するため、式（１９）で表される偏波となる。
【数１８】
2019148442.tif 000020
【００６８】
このように折り返し部分で光の進行方向に対する円偏光の回転方向を反転させることで、折り返しても磁界に対する偏光の回転方向は変わらないため、第３の光学素子１２ｂに至るまでにθＦの位相差を生じ、第３の光学素子１２ｂに至る直前の偏光は式（２０）で示すとおりになる。
【数１９】
2019148442.tif 000021
【００６９】
また、式（２０）で表される偏波は、第３の光学素子１２ｂを通過すると右回り円偏光と左回り円偏光が反転するため、式（２１）で表される偏波となる。
【数２０】
2019148442.tif 000022
【００７０】
そして、第１の反射素子８ａまでにファラデー効果によって右回り円偏光はθＦ、左回り円偏光は−θＦの位相差を生じる。つまり、第１の反射素子８ａに至る直前の偏光は式（２２）で示すとおりになる。
【数２１】
2019148442.tif 000023
【００７１】
第１の反射素子８ａで反射された後も同様であり、最終的に第１の光学素子６ａに戻った光は合計６θＦの位相差を生じ、式（２３）に示すとおりとなる。
【数２２】
2019148442.tif 000024
【００７２】
最終的に、第１の光学素子６ａを通って第２の光分離素子５に戻った第１の光の偏波は、式（２４）で表される。
【数２３】
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【００７３】
第２のセンシング部１０ｂについても同様であり、第２の光が第２の光学素子６ｂを通って第２の光分離素子５に戻ったときの偏波は、式（２５）で表される。
【数２４】
2019148442.tif 000026
【００７４】
そして、第２の光分離素子５に戻った第１の光と第２の光は再び合波され、式（２４）、式（２５）より、偏波は式（２６）のように表すことができる。
【数２５】
2019148442.tif 000027
【００７５】
また、式（２６）で表される偏波は、変調器４で再びＸ軸方向に相対的な位相変調φ’を受けるため、式（２７）で表される偏波となる。
【数２６】
2019148442.tif 000028
【００７６】
また、偏光素子３と変調器４は互いの光学軸が略４５°の角度になるように接続されているため、式（２７）で表される偏波は、偏光素子３を通って受光器９に入射されるときに式（２８）で表される偏波となる。
【数２７】
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【００７７】
この式（２８）で表される偏波の干渉強度を受光器９で観測することにより、導体１０１の電流を計測することができる。なお、この式（２８）は、例えば、特許第５９０４６９４号公報（特許文献５）の段落０１１０の数１３の式と同等である。したがって、これ以降の処理については、特許第５９０４６９４号公報の段落０１１０以降の処理と同様の処理を行えばよいため、説明を省略する。
【００７８】
このように、第２実施形態の光電流センサ１００によれば、ファラデー効果により生じる位相差を増大させて電流計測の精度を向上させることができる。具体的には、式（２８では、式（１６）と比較して、ファラデー効果により生じる位相差を示す部分が「２θＦ」から「６θＦ」に増大している。これは、第１の光ファイバ７ａと第２の光ファイバ７ｂで折り返しを設けて光が伝搬する距離を増やしたことに起因する。
【００７９】
なお、図７、図８に示すように、第３の光学素子１２ａ、１２ｂを磁界と垂直な方向に配置することで、その部分で伝搬中の光がファラデー効果による影響を受けずに済み、計測精度向上に寄与できる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８１】
例えば、第１の光ファイバ７ａと第２の光ファイバ７ｂで折り返す回数は、図７、図８で示したような２回に限定されず、１回や３回以上であってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…発光器（発光部）、２…第１の光分離素子、３…偏光素子、４…変調器、５…第２の光分離素子、６ａ…第１の光学素子、６ｂ…第２の光学素子、７ａ…第１の光ファイバ、７ｂ…第２の光ファイバ、８ａ…第１の反射素子、８ｂ…第２の反射素子、９…受光器、１０ａ…第１のセンシング部、１０ｂ…第２のセンシング部、１２ａ、１２ｂ…第３の光学素子、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ…接合部、１００…光電流センサ、１０１…導体。
【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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