(57)【要約】【課題】物質中における偏光面の角度の変化の波長依存性の測定にかかる時間を短縮する。【解決手段】磁気光学効果測定装置１０が、白色光を発生する白色光源１と、該白色光から直線偏光を生成し、該直線偏光をサンプルＳに入射する偏光子２と、サンプルＳに磁場を印加する電磁石と、サンプルＳから出射される検出光が入射される検光子５と、検光子５を通過した通過光が入射される分光器７と、分光器７による分光によって得られた波長が異なる波長成分のそれぞれの光強度を検出する光センサ８と、検出された波長成分のそれぞれの光強度からサンプルＳの磁気光学特性の波長依存性を算出する演算装置９とを具備する。【選択図】図２
2013137209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、
前記多色光から直線偏光を生成し、前記直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、
前記サンプルから出射される検出光が入射される検光子と、
前記検光子を通過した通過光が入射される分光器と、
前記分光器による分光によって得られる前記複数の波長の波長成分のそれぞれの光強度を検出する光検出手段と、
前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度から前記サンプルによる前記直線偏光の偏光面の角度の変化の波長依存性を算出する演算装置
とを具備する
偏光変化スペクトル測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光変化スペクトル測定装置であって、
更に、前記サンプルに磁場を印加する磁場印加手段を具備し、
前記演算装置は、前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度から前記サンプルによる前記直線偏光の偏光面の角度の変化の波長依存性を算出する
偏光変化スペクトル測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の偏光変化スペクトル測定装置であって、
更に、前記サンプルの温度、前記サンプルに印加される圧力、前記サンプルに印加される電圧、又は、前記サンプルに印加される電圧を調節する調節手段を具備する
偏光変化スペクトル測定装置。
【請求項４】
複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、
前記多色光から直線偏光を生成し、前記直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、
前記サンプルに磁場を印加する磁場印加手段と、
前記サンプルから出射される検出光が入射される検光子と、
前記検光子を通過した通過光が入射される分光器と、
前記分光器による分光によって得られる前記複数の波長の波長成分のそれぞれの光強度を検出する光検出手段と、
前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度から前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性を算出する演算装置
とを具備する
磁気光学効果測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記波長成分のそれぞれの光強度は、前記検光子の透過軸の角度である検光子角度を変化させながら測定され、
前記演算装置は、前記波長成分のそれぞれの光強度から、前記複数の波長のそれぞれについて、前記検光子角度と前記光強度との関係を示す角度−光強度データを生成し、前記角度−光強度データから前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出し、算出した前記回転角から前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性を算出する
磁気光学効果測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記波長成分のそれぞれの光強度は、前記検光子の透過軸の角度である検光子角度が固定された状態で測定され、
前記サンプルにおける偏光面の回転角と前記波長成分のそれぞれの光強度の変化との関係を示す回転角−光強度変化データが予め前記演算装置に保存され、
前記演算装置は、保存された前記回転角−光強度変化データを用いて、前記波長成分のそれぞれの光強度から前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出し、算出した前記回転角から前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性を算出する
磁気光学効果測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記回転角−光強度変化データは、前記サンプルにおける偏光面の回転角の単位角度あたりの前記波長成分のそれぞれの光強度の変化を示すデータであり、
前記演算装置は、前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度と前記サンプルに磁場が印加されない状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度との差分と、前記回転角−光強度変化データとから前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出する
磁気光学効果測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記サンプルに磁場が印加された状態での前記波長成分のそれぞれの光強度の検出が、前記偏光子の透過軸の角度と前記検光子の透過軸の角度が、前記サンプルにおける偏光面の回転が無い場合に前記検光子に入射する直線偏光の偏光面と前記検光子の透過軸とがなす角度が４３°から４７°の範囲である状態で行われる
磁気光学効果測定装置。
【請求項９】
請求項６に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記回転角−光強度変化データは、前記サンプルにおける偏光面の回転角の単位角度あたりの前記波長成分のそれぞれの光強度の変化を示すデータであり、
前記演算装置は、前記サンプルに第１方向に第１磁場が印加された状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度と前記サンプルに前記第１方向と逆の第２方向に前記第１磁場と同一の大きさの第２磁場が印加されない状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度との差分と、前記回転角−光強度変化データとから前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出する
磁気光学効果測定装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の磁気光学効果測定装置であって、
更に、
前記光源と前記サンプルの間に前記偏光子と直列に設けられたファラデーセルと、
前記ファラデーセルに交流の周期信号である駆動電流を供給する駆動回路と、
前記光センサが前記波長成分のそれぞれの光強度を測定するタイミングが前記ファラデーセルに供給される前記駆動電流と同期するように前記駆動回路と前記光センサの動作タイミングを制御するタイミング制御手段
とを具備する
磁気光学効果測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記回転角−光強度変化データは、前記サンプルにおける偏光面の回転角の単位角度あたりの、前記駆動電流の各周期に規定された第１及び第２タイミングにおける前記波長成分のそれぞれの光強度の差分を示すデータであり、
前記第１タイミング及び第２タイミングは、前記サンプルにおいて偏光面が回転した場合に、前記光センサにおいて検出される前記波長成分のそれぞれの光強度が前記駆動電流の各周期において異なる極大値をとるように定められ、
前記演算装置は、前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記第１タイミングにおける前記波長成分のそれぞれの光強度と前記第２タイミングにおける前記波長成分のそれぞれの光強度との差分と、前記回転角−光強度変化データとから前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出する
磁気光学効果測定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記サンプルに磁場が印加された状態での前記波長成分のそれぞれの光強度の検出が、前記偏光子の透過軸の角度と前記検光子の透過軸の角度が、前記サンプルにおける偏光面の回転が無い場合に前記検光子に入射する直線偏光の偏光面と前記検光子の透過軸とがなす角度が４３°から４７°の範囲であるように調節された状態で行われる
磁気光学効果測定装置。
【請求項１３】
請求項４乃至１２に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記光検出手段が、エリアセンサである
磁気光学効果測定装置。
【請求項１４】
請求項４乃至１３に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記検光子と前記分光器と前記光検出手段とは、前記サンプルを透過した光が前記検光子に入射するように配置され、
前記演算装置は、前記サンプルのベルデ定数の波長依存性を算出する
磁気光学効果測定装置。
【請求項１５】
請求項４乃至１３に記載の磁気光学効果測定装置であって、
前記検光子と前記分光器と前記光検出手段とは、前記サンプルを反射した光が前記検光子に入射するように配置され、
前記演算装置は、前記サンプルのカー定数の波長依存性を算出する
磁気光学効果測定装置。
【請求項１６】
複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、前記多色光から直線偏光を生成し、前記直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、前記サンプルに磁場を印加する磁場印加手段と、前記サンプルから出射される検出光が入射される検光子とを備える偏光変化スペクトル測定装置によって前記サンプルによる前記直線偏光の偏光面の角度の変化の波長依存性を算出する偏光変化スペクトル測定方法であって、
前記検光子を通過した通過光を分光器に入射することと、
前記分光器による分光によって得られる前記複数の波長の波長成分のそれぞれの光強度を検出することと、
前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度から前記サンプルによる前記直線偏光の偏光面の角度の変化の波長依存性を算出すること
とを具備する
偏光変化スペクトル測定方法。
【請求項１７】
複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、前記多色光から直線偏光を生成し、前記直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、前記サンプルに磁場を印加する磁場印加手段と、前記サンプルから出射される検出光が入射される検光子とを備える磁気光学効果測定装置によって前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性を算出する磁気光学効果測定方法であって、
前記検光子を通過した通過光を分光器に入射することと、
前記分光器による分光によって得られる前記複数の波長の波長成分のそれぞれの光強度を検出することと、
前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記波長成分のそれぞれの光強度から前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性を算出すること
とを具備する
磁気光学効果測定方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の磁気光学効果測定方法であって、
前記波長成分のそれぞれの光強度は、前記検光子の透過軸の角度である検光子角度を変化させながら測定され、
前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性の算出においては、前記波長成分のそれぞれの光強度から、前記複数の波長のそれぞれについて、前記検光子角度と前記光強度との関係を示す角度−光強度データを生成し、前記角度−光強度データから前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出し、算出した前記回転角から前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性を算出する
磁気光学効果測定方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の磁気光学効果測定方法であって、
前記波長成分のそれぞれの光強度は、前記検光子の透過軸の角度である検光子角度が固定された状態で測定され、
前記サンプルにおける偏光面の回転角と前記波長成分のそれぞれの光強度の変化との関係を示す回転角−光強度変化データが予め用意され、
前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性の算出においては、予め用意された前記回転角−光強度変化データを用いて、前記波長成分のそれぞれの光強度から前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出し、算出した前記回転角から前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性を算出する
磁気光学効果測定方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の磁気光学効果測定方法であって、
前記磁気光学効果測定装置が、更に、前記光源と前記サンプルの間に前記偏光子と直列に設けられたファラデーセルと、前記ファラデーセルに交流の周期信号である駆動電流を供給する駆動回路と、前記光センサが前記波長成分のそれぞれの光強度を測定するタイミングが前記ファラデーセルに供給される前記駆動電流と同期するように前記駆動回路と前記光センサの動作タイミングを制御するタイミング制御手段
とを備えており、
前記回転角−光強度変化データは、前記サンプルにおける偏光面の回転角の単位角度あたりの、前記駆動電流の各周期に規定された第１及び第２タイミングにおける前記波長成分のそれぞれの光強度の差分を示すデータであり、
前記第１タイミング及び第２タイミングは、前記サンプルにおいて偏光面が回転した場合に、前記光センサにおいて検出される前記波長成分のそれぞれの光強度が前記駆動電流の各周期において異なる極大値をとるように定められ、
前記サンプルの磁気光学効果の波長依存性の算出においては、前記サンプルに磁場が印加された状態で検出された前記第１タイミングにおける前記波長成分のそれぞれの光強度と前記第２タイミングにおける前記波長成分のそれぞれの光強度との差分と、前記回転角−光強度変化データとから前記サンプルにおける偏光面の回転角を算出する
磁気光学効果測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光変化スペクトル測定装置、偏光変化スペクトル測定方法及びそれらを応用した磁気光学効果測定装置及び磁気光学効果測定方法に関し、特に、物質中における偏光変化の波長依存性を測定するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質中における偏光面の角度の変化を引き起こす原因としては様々なものがある。例えば、ファラデー効果や磁気光学カー効果のような磁気光学効果は、そのような原因の一つである。ファラデー効果や磁気光学カー効果のような磁気光学効果は、光アイソレータ、電流・磁界センサ、及び、光磁気記録装置のような様々な光デバイス及び磁気デバイスに利用されている。そして、磁気光学効果を利用した光デバイス及び磁気デバイスを設計・製造する場合には、使用する材料の磁気光学特性（例えば、ファラデー効果についてはベルデ定数、磁気光学カー効果についてはカー定数）を測定することが重要であり、このためには、物質中における偏光面の角度の変化を測定することが求められる。
【０００３】
図１は、磁気光学効果測定装置１００の典型的な構成を示している。磁気光学効果測定装置１００は、サンプルＳのベルデ定数を測定するように構成されており、波長可変光源１０１と、偏光子１０２と、電磁石１０３と、励磁電源１０４と、検光子１０５と、駆動回路１０６と、光電変換器１０７と、増幅器１０８と、演算装置１０９とを備えている。
【０００４】
波長可変光源１０１は、演算装置１０９によって指定された波長の光を発生する光源であり、白色光源１０１ａと分光器１０１ｂとスリット１０１ｃ、１０１ｄとを備えている。白色光源１０１ａは、スリット１０１ｃを介して白色光を分光器１０１ｂに入射する。分光器１０１ｂは、入射された白色光を分光し、白色光の各波長成分を波長に応じた位置に空間的に分散させる。スリット１０１ｄは、その位置が移動可能であるように構成されており、スリット１０１ｄの位置が制御されることで演算装置１０９によって指定された波長の光が分光器１０１ｂから出射される。
【０００５】
分光器１０１ｂから出射された光は、偏光子１０２を通過してサンプルＳに入射される。これにより、所定角度の偏光面の直線偏光のみがサンプルＳに入射されることになる。サンプルＳには、電磁石１０３によって磁場が印加される。磁場が印加された状態で入射された光（直線偏光）がサンプルＳを通過すると、ファラデー効果により、偏光面の角度が回転する。サンプルＳから出射された光は、検光子１０５に入射される。検光子１０５は、駆動装置１０６によって検光子１０５の角度（厳密には、検光子１０５の透過軸の角度）を調節可能になっており、検光子１０５を通過する光の光強度は検光子１０５の角度に依存する。検光子１０５を通過した光は、光電変換器１０７に入射される。光電変換器１０７の出力信号は増幅器１０８に入力されて増幅される。増幅器１０８の出力信号により、演算装置１０９は、検光子１０５を通過した光の光強度を検知する。
【０００６】
図１の磁気光学効果測定装置１００によるベルデ定数の測定は、次のようにして行われる。電磁石１０３によって磁場Ｈが印加された状態で偏光子１０２を介してサンプルＳに光が入射される。（偏光面が回転された上で）サンプルＳを出射した光は検光子１０５に入射される。サンプルＳから出射された光が検光子１０５に入射された状態で検光子１０５が回転され、検光子１０５を通過した光の光強度を最小とする検光子１０５の角度が検出される。検光子１０５を通過した光の光強度を最小とする検光子１０５の角度と偏光子１０２の角度の差がファラデー回転角θＦとして同定され、そのファラデー回転角θＦと、サンプルＳの厚さｄと、磁場Ｈから、ベルデ定数Ｖは、次式（１）から算出される：
Ｖ＝θＦ／Ｈｄ        ・・・（１）
【０００７】
図１のような磁気光学効果測定装置は、例えば、特開平０９−２８０９５３号公報、特開平１１−１０１７３５号公報、特開平１１−１０１７３６号公報、特開平１１−１０１７３７号公報、特開平１１−１０１７３８号公報に開示されている。
【０００８】
ここで、図１のような測定装置を用いてベルデ定数の波長依存性を測定しようとすると、分光器１０１ｂによってサンプルＳに入射される光の波長を順次に切り替えながら、波長ごとに検光子１０５の回転を行う必要がある。このような測定手順は、長い測定時間を要するために好ましくない。
【０００９】
このような問題は、ベルデ定数の波長依存性を測定する場合に留まらず、物質中における偏光面の角度の変化の波長依存性を測定する場合に当てはまる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−２８０９５３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１７３５号公報
【特許文献３】特開平１１−１０１７３６号公報
【特許文献４】特開平１１−１０１７３７号公報
【特許文献５】特開平１１−１０１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、物質中における偏光面の角度の変化の波長依存性の測定にかかる時間を短縮するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一の観点では、偏光変化スペクトル測定装置が、複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、多色光から直線偏光を生成し、直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、サンプルから出射される検出光が入射される検光子と、検光子を通過した通過光が入射される分光器と、分光器による分光によって得られる複数の波長の波長成分のそれぞれの光強度を検出する光検出手段と、サンプルに磁場が印加された状態で検出された波長成分のそれぞれの光強度からサンプルによる直線偏光の偏光面の角度の変化の波長依存性を算出する演算装置とを具備する。
【００１３】
本発明の他の観点では、磁気光学効果測定装置が、複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、多色光から直線偏光であるプローブ光を生成し、直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、サンプルに磁場を印加する磁場印加手段と、サンプルから出射される検出光が入射される検光子と、検光子を通過した通過光が入射される分光器と、分光器による分光によって得られた波長が異なる波長成分のそれぞれの光強度を検出する光検出手段と、検出された波長成分のそれぞれの光強度からサンプルの磁気光学特性の波長依存性を算出する演算装置とを具備する。このような磁気光学効果測定装置によれば、複数の波長の磁気光学特性を同時に測定できるため、磁気光学特性の波長依存性の測定にかかる時間を短縮することができる。
【００１４】
一実施形態では、分光器による分光によって得られた波長成分のそれぞれの光強度が、検光子の透過軸の角度である検光子角度を変化させながら測定される。この場合、演算装置は、波長成分のそれぞれの光強度から、複数の波長のそれぞれについて、検光子角度と光強度との関係を示す角度−光強度データを生成し、角度−光強度データからサンプルにおける偏光面の回転角を算出し、算出した回転角からサンプルの磁気光学特性の波長依存性を算出する。
【００１５】
他の実施形態では、分光器による分光によって得られた波長成分のそれぞれの光強度が、波長成分のそれぞれの光強度は、検光子の透過軸の角度である検光子角度が固定された状態で測定される。また、サンプルにおける偏光面の回転角と波長成分のそれぞれの光強度の変化との関係を示す回転角−光強度変化データが予め演算装置に用意される。この場合、演算装置は、保存された回転角−光強度変化データを用いて、波長成分のそれぞれの光強度からサンプルにおける偏光面の回転角を算出し、算出した回転角からサンプルの磁気光学特性の波長依存性を算出する。
【００１６】
一実施形態では、回転角−光強度変化データが、サンプルにおける偏光面の回転角の単位角度あたりの波長成分のそれぞれの光強度の変化を示すデータとして生成される。演算装置は、サンプルに磁場が印加された状態で検出された波長成分のそれぞれの光強度とサンプルに磁場が印加されない状態で検出された波長成分のそれぞれの光強度との差分と、回転角−光強度変化データとからサンプルにおける偏光面の回転角を算出する。
【００１７】
この場合、サンプルに磁場が印加された状態での波長成分のそれぞれの光強度の検出が、偏光子の透過軸の角度と検光子の透過軸の角度が、サンプルにおける偏光面の回転が無い場合に検光子に入射する直線偏光の偏光面と検光子の透過軸とがなす角度が４３°から４７°の範囲である状態で行われることが好ましい。
【００１８】
また、他の実施形態では、演算装置は、サンプルに第１方向に第１磁場が印加された状態で検出された波長成分のそれぞれの光強度とサンプルに第１方向と逆の第２方向に第１磁場と同一の大きさの第２磁場が印加されない状態で検出された波長成分のそれぞれの光強度との差分と、回転角−光強度変化データとからサンプルにおける偏光面の回転角を算出する。
【００１９】
更に他の実施形態では、当該磁気光学効果測定装置が、更に、光源とサンプルの間に偏光子と直列に設けられたファラデーセルと、ファラデーセルに交流の周期信号である駆動電流を供給する駆動回路と、光センサが波長成分のそれぞれの光強度を測定するタイミングがファラデーセルに供給される駆動電流と同期するように駆動回路と光センサの動作タイミングを制御するタイミング制御手段とを具備する。
【００２０】
この場合、回転角−光強度変化データは、サンプルにおける偏光面の回転角の単位角度あたりの、駆動電流の各周期に規定された第１及び第２タイミングにおける波長成分のそれぞれの光強度の差分を示すデータとして用意される。ここで、第１タイミング及び第２タイミングは、サンプルにおいて偏光面が回転した場合に、光センサにおいて検出される波長成分のそれぞれの光強度が駆動電流の各周期において異なる極大値をとるように定められている。演算装置は、サンプルに磁場が印加された状態で検出された第１タイミングにおける波長成分のそれぞれの光強度と第２タイミングにおける波長成分のそれぞれの光強度との差分と、回転角−光強度変化データとからサンプルにおける偏光面の回転角を算出する。
【００２１】
この場合、サンプルに磁場が印加された状態での波長成分のそれぞれの光強度の検出が、偏光子の透過軸の角度と検光子の透過軸の角度が、サンプルにおける偏光面の回転が無い場合に検光子に入射する直線偏光の偏光面と検光子の透過軸とがなす角度が４３°から４７°の範囲であるように調節された状態で行われることが好ましい。
【００２２】
当該磁気光学効果測定装置において、該光検出手段は、エリアセンサであることが好ましい。
【００２３】
当該磁気光学効果測定装置において、該サンプルのベルデ定数の波長依存性を算出する場合には、検光子と分光器と光検出手段とは、サンプルを透過した光が検光子に入射するように配置される。また、該サンプルのカー定数の波長依存性を算出する場合には、検光子と分光器と光検出手段とは、サンプルを反射した光が検光子に入射するように配置される。
【００２４】
本発明の更に他の観点では、複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、多色光から直線偏光を生成し、直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、サンプルに磁場を印加する磁場印加手段と、サンプルから出射される検出光が入射される検光子とを備える偏光変化スペクトル測定装置によってサンプルによる直線偏光の偏光面の角度の変化の波長依存性を算出する偏光変化スペクトル測定方法が提供される。当該偏光変化スペクトル測定方法は、検光子を通過した通過光を分光器に入射することと、分光器による分光によって得られる複数の波長の波長成分のそれぞれの光強度を検出することと、サンプルに磁場が印加された状態で検出された波長成分のそれぞれの光強度からサンプルによる直線偏光の偏光面の角度の変化の波長依存性を算出することとを具備する。
【００２５】
本発明の更に他の観点では、複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源と、多色光から直線偏光を生成し、直線偏光をサンプルに入射する偏光子と、サンプルに磁場を印加する磁場印加手段と、サンプルから出射される検出光が入射される検光子とを備える磁気光学効果測定装置によってサンプルの磁気光学特性の波長依存性を算出する磁気光学効果測定方法が提供される。当該磁気光学効果測定方法は、検光子を通過した通過光を分光器に入射することと、分光器による分光によって得られる複数の波長の波長成分のそれぞれの光強度を検出することと、サンプルに磁場が印加された状態で検出された波長成分のそれぞれの光強度からサンプルの磁気光学特性の波長依存性を算出することとを具備する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、磁気光学特性の波長依存性の測定にかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】典型的な磁気光学効果測定装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の磁気光学効果測定装置の構成を示す構成図である。
【図３】第１の実施形態におけるベルデ定数の測定手順を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態において測定されるバックグラウンドデータの内容を概念的に示すグラフである。
【図５】第１の実施形態において測定されるスペクトルデータの内容を概念的に示すグラフである。
【図６】第１の実施形態において測定される角度−光強度データの内容を概念的に示すグラフである。
【図７Ａ】第１の実施形態における、ファラデー回転角の算出のためのデータフィッティングの手法を示すグラフである。
【図７Ｂ】第１の実施形態における、ファラデー回転角の算出のためのデータフィッティングの他の手法を示すグラフである。
【図８】第１の実施形態における、磁場とファラデー回転角の関係からベルデ定数を算出する方法を示すグラフである。
【図９】光センサ８としてエリアセンサを使用した場合に光センサ８の表面に形成される光スポットの形状の例を示す図である。
【図１０】光センサ８としてエリアセンサを使用した場合に光センサ８の表面に形成される光スポットの形状の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の磁気光学効果測定装置の構成を示す構成図である。
【図１２】第２の実施形態におけるベルデ定数の測定手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態の事前スペクトル測定における、偏光子角度と光強度の関係を示すグラフである。
【図１４】第２の実施形態の事前スペクトル測定において得られるスペクトルデータの内容を概念的に示すグラフである。
【図１５】第２の実施形態の事前スペクトル測定において得られる、ファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）を概念的に示すグラフである。
【図１６】第２の実施形態においてスペクトルデータからファラデー回転角を算出する方法を概念的に示すグラフである。
【図１７】第２の実施形態の事前スペクトル測定における偏光子角度と光強度の関係を示すグラフである。
【図１８】第２の実施形態の事前スペクトル測定において得られるスペクトルデータの内容を概念的に示すグラフである。
【図１９】第２の実施形態の事前スペクトル測定において得られる、ファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）を概念的に示すグラフである。
【図２０】第２の実施形態の変形例におけるベルデ定数の測定手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第３の実施形態の磁気光学効果測定装置の構成を示す構成図である。
【図２２】第３の実施形態におけるベルデ定数の測定の原理を示すグラフである。
【図２３】第３の実施形態における、ファラデー回転角１°あたりのタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）を示すデータの作成手順を示すフローチャートである。
【図２４】第３の実施形態におけるタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）を概念的に示すグラフである。
【図２５】第３の実施形態におけるベルデ定数の測定手順を示すフローチャートである。
【図２６】第３の実施形態においてスペクトルデータからファラデー回転角を算出する方法を概念的に示すグラフである。
【図２７】本発明の第３の実施形態の磁気光学効果測定装置の構成の変形例を示す構成図である。
【図２８】第１の実施形態の磁気光学効果測定装置を極Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数測定に対応するように変更した構成を示す構成図である。
【図２９】第１の実施形態の磁気光学効果測定装置を縦Ｋｅｒｒ効果カー定数の測定に対応するように変更した構成を示す構成図である。
【図３０】第２の実施形態の磁気光学効果測定装置を極Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数測定に対応するように変更した構成を示す構成図である。
【図３１】第２の実施形態の磁気光学効果測定装置を縦Ｋｅｒｒ効果カー定数の測定に対応するように変更した構成を示す構成図である。
【図３２】第３の実施形態の磁気光学効果測定装置を極Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数測定に対応するように変更した構成を示す構成図である。
【図３３】第３の実施形態の磁気光学効果測定装置を縦Ｋｅｒｒ効果カー定数の測定に対応するように変更した構成を示す構成図である。
【図３４】第１の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の温度依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図３５】第２の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の温度依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図３６】第３の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の温度依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図３７】第１の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の圧力依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図３８】第２の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の圧力依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図３９】第３の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の圧力依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図４０】第１の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の電圧依存性又は電流依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図４１】第２の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の電圧依存性又は電流依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【図４２】第３の実施形態の磁気光学効果測定装置を、偏光面の角度の変化（回転角）の電圧依存性又は電流依存性の測定に対応するように変更した偏光変化スペクトル測定装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
第１の実施形態：
図２は、本発明の第１の実施形態の磁気光学効果測定装置１０の構成を示す構成図である。磁気光学効果測定装置１０は、サンプルＳのベルデ定数を測定するように構成されており、白色光源１と、偏光子２と、電磁石３と、励磁電源４と、検光子５と、駆動回路６と、分光器７と、光センサ８と、演算装置９とを備えている。
【００２９】
白色光源１は、白色光を発生し、発生した白色光を偏光子２に入射する。偏光子２は、入射した白色光のうち特定の角度の偏光面を有する光成分を通過させることで直線偏光を生成する。生成された直線偏光は、サンプルＳに入射される。ここで、本実施形態では、偏光子２の角度（厳密には偏光子２の透過軸の角度）を０°と定義することにする。
【００３０】
電磁石３は、サンプルＳに磁場Ｈを印加する。ベルデ定数を測定する本実施形態では、磁場Ｈは、サンプルＳに入射される直線偏光の伝播方向と平行な方向（同一方向又は逆方向）に印加される。後述のように、磁場Ｈが印加された状態で偏光子２から入射された直線偏光がサンプルＳを通過すると、サンプルＳにおいてファラデー効果により直線偏光の偏光面が回転する。サンプルＳから出射された直線偏光は、検光子５に入射される。
【００３１】
励磁電源４は、電磁石３に励磁電流を供給する。サンプルＳに印加される磁場Ｈの強さは、励磁電流の大きさによって制御される。励磁電源４が発生する励磁電流の大きさ、即ち、サンプルＳに印加される磁場Ｈの強さは、演算装置９によって制御される。
【００３２】
検光子５は、サンプルＳを出射した直線偏光のうち特定の角度の偏光面を有する光成分を通過させる。検光子５を通過した通過光は、分光器７に入射される。検光子５には回転機構５ａが設けられており、検光子５の角度（厳密には、検光子５の透過軸の角度）は、調節可能である。以下では、検光子５の角度を、単に、検光子角度θという。ただし、偏光子２の透過軸の角度と、検光子５の透過軸の角度が一致する場合に、検光子角度θが０°であると定義する。
【００３３】
駆動回路６は、検光子５の回転機構５ａを駆動する。駆動回路６は、演算装置９によって制御される。即ち、検光子５の角度は、演算装置９によって制御される。
【００３４】
分光器７は、検光子５を通過した通過光の各波長成分を波長に応じた位置に空間的に分散させる。ここで、分光器７に入射される光は、白色光であることに留意されたい。
【００３５】
光センサ８は、分光器７による分光によって得られた各波長成分の光強度を測定する。ここで、光センサ８としては、ラインセンサ（即ち、１次元的に並べられた光検出器のアレイ）又はエリアセンサ（即ち、２次元的に並べられた光検出器のアレイ）が用いられる。異なる波長の波長成分は分光器７の異なる位置から出射されるから、ラインセンサ又はエリアセンサを用いることにより、異なる波長の波長成分の光強度を同時に測定できる。
【００３６】
演算装置９は、光センサ８によって測定された各波長成分の光強度から各波長におけるベルデ定数、即ち、ベルデ定数の波長依存性を算出する。演算装置９は、更に、磁気光学効果測定装置１０の各機器（例えば、励磁電源４、駆動回路６）を制御する。
【００３７】
図３は、第１の実施形態の磁気光学効果測定装置１０による、サンプルＳのベルデ定数の測定手順を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、バックグラウンドデータが取得される（ステップＳ０１）。バックグラウンドデータとは、白色光源１をオフにした状態で光センサ８に入射される光の光強度を示すデータであり、磁気光学効果測定装置１０の外光ノイズのデータである。具体的には、白色光源１をオフにした状態で検光子角度θを所定の角度刻みで（例えば、０．５°刻みで）変化させながら光センサ８によって各波長成分の光強度が測定される。測定された各波長成分の光強度がバックグラウンドデータとして演算装置９に保存される。図４は、取得されるバックグラウンドデータの内容を概念的に示すグラフである。横軸は波長λを表しており、縦軸は光強度Ｉを示している。バックグラウンドデータは、各検光子角度θについて、波長λと光強度Ｉとの関係を示すデータとして生成される。検光子角度θについてのバックグラウンドデータは、以下、ＩＢＧθ（λ）と記載する。
【００３９】
続いて、サンプルＳにおいてファラデー効果を発現させながら測定が行われる。具体的には、まず、サンプルＳに印加される磁場Ｈが所望の値に設定される（ステップＳ０２）。磁場Ｈの制御は、励磁電源４から電磁石３に供給される励磁電流を制御することによって行われる。
【００４０】
更に、検光子角度θが所望の角度に設定される（ステップＳ０３）。初期的には、ステップＳ０３において検光子角度θが０°に設定される。
【００４１】
続いて、スペクトルデータが取得される（ステップＳ０４）。スペクトルデータとは、光センサ８に入射する光の波長λと光強度Ｉとの関係を示すデータである。具体的には、白色光源１がオンされてサンプルＳに白色光である直線偏光が偏光子２から入射される。結果として、サンプルＳを通過した直線偏光のうち検光子５を通過した光が分光器７に入射し、更に、分光器７に入射した各波長成分は、光の波長に応じた位置において光センサ８に入射することになる。更に、光センサ８は、入射した光の各波長成分の光強度を測定する。これにより、ステップＳ０２において設定された磁場Ｈ、及び、ステップＳ０３において設定された検光子角度θについて、光センサ８に入射する光の波長λと光強度Ｉとの関係を示すスペクトルデータが取得される。
【００４２】
検光子角度θを所定の角度刻み（例えば、０．５°）で順次に増加させながら、上述のステップＳ０３、Ｓ０４の処理が繰り返して行われる。即ち、ステップＳ０４で測定を行った検光子角度θが終了角度（本実施形態では、１８０°）である場合にはステップＳ０６に測定手順が進み、そうでない場合には、ステップＳ０３において検光子角度θを所定の角度刻みだけ増加させた上で、ステップＳ０４におけるスペクトルデータの取得が再度に行われる（ステップＳ０５）。これにより、ステップＳ０２において設定された磁場Ｈについて、検光子５の角度をパラメータとした場合の光センサ８に入射する光の波長λと光強度Ｉとの関係を示すスペクトルデータが取得される。
【００４３】
図５は、得られるスペクトルデータの内容を概念的に示す図である。横軸は波長λを表しており、縦軸は光強度Ｉを示している。以下では、ある磁場Ｈ、ある検光子角度θについて得られたスペクトルデータをＩＨ，θ（λ）と記載することがある。
【００４４】
ここで、サンプルＳから出射される直線偏光は、ファラデー効果によりサンプルＳに入射する直線偏光と異なる角度の偏光面、具体的には、ファラデー回転角θＦの角度の偏光面を有している。よって、検光子角度θがサンプルＳから出射される直線偏光の偏光面と９０°をなす場合に光センサ８に入射される光の光強度Ｉが最小になる。ただし、ファラデー回転角θＦは波長によって異なるから、光センサ８に入射される光の光強度Ｉが最小になる検光子角度θＭＩＮも波長によって異なることになる。
【００４５】
上述のステップＳ０２〜Ｓ０５は、磁場Ｈを変化させながら繰り返して行われる。即ち、ステップＳ０３〜Ｓ０５の測定を行った磁場Ｈが終了磁場である場合にはステップＳ０７に測定手順が進み、そうでない場合には、ステップＳ０２において磁場Ｈを異なる所望値に設定した上で、ステップＳ０３〜Ｓ０５によるスペクトルデータの取得が再度に行われる（ステップＳ０６）。例えば、１ｋＯｅ、２ｋＯｅ、３ｋＯｅ、４ｋＯｅ、５ｋＯｅの磁場Ｈについて、ステップＳ０３〜Ｓ０５によるスペクトルデータの取得が行われる。
【００４６】
所望の各磁場Ｈについてスペクトルデータが取得された後、取得されたスペクトルデータからファラデー回転角θＦが演算される（ステップＳ０７）。ファラデー回転角θＦは、各磁場Ｈ、各波長λについて算出される。
【００４７】
詳細には、まず、ステップＳ０２〜Ｓ０６で得られたスペクトルデータＩＨ，θ（λ）からステップＳ０１で得られたバックグラウンドデータＩＢＧθ（λ）を減算することによりスペクトルデータが補正される。ある磁場Ｈ、ある検光子角度θについての補正後のスペクトルデータをＩ＾Ｈ，θ（λ）とすると、
Ｉ＾Ｈ，θ（λ）＝ＩＨ，θ（λ）−ＩＢＧθ（λ）          ・・・（２）
である。
【００４８】
更に、補正後のスペクトルデータＩ＾Ｈ，θ（λ）が、各磁場、各波長について、検光子角度θと光強度Ｉとの関係を示す角度−光強度データに変換される。例えば、図５において、例えばλ＝λ１の直線上にある各検光子角度θについての光強度Ｉを抽出することにより、波長λ１についての光強度Ｉと検光子角度θとの関係を得ることができる。以下では、ある磁場Ｈ、ある波長λについての角度−光強度データをＩＨ，λ（θ）と記載する。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、特定の磁場Ｈについて、波長λ１、λ２、λ３について得られた角度−光強度データＩＨ，λ（θ）を示している。
【００４９】
更に、角度−光強度データＩＨ，λ（θ）からファラデー回転角θＦ、即ち、サンプルＳにおける偏光面の回転角が算出される。ファラデー回転角θＦは、様々な方法により算出できる。
【００５０】
まず、ある磁場Ｈ、ある波長λについて得られた角度−光強度データＩＨ，λ（θ）において光強度Ｉが最小となっている検光子角度θＭＩＮ’を、そのまま、ある磁場Ｈ、ある波長λにおけるファラデー回転角θＦの算出に使用してもよい。この場合、ある磁場Ｈ、ある波長λにおけるファラデー回転角θＦは、角度−光強度データＩＨ，λ（θ）において光強度Ｉが最小となっている検光子角度θＭＩＮ’から、
θＦ＝θＭＩＮ’−９０°          ・・・（３）
として算出される。
【００５１】
しかしながら、角度−光強度データＩＨ，λ（θ）において光強度Ｉが最小となっている検光子角度θＭＩＮ’をそのままファラデー回転角θＦの算出に使用するのではなく、以下に述べられるようなデータフィッティングにより、ファラデー回転角θＦを求めることが好ましい。なぜなら、上述の測定手順では、角度−光強度データＩＨ，λ（θ）が所定の角度刻みの検光子角度θでしか取得されていないからである。実際は、角度−光強度データＩＨ，λ（θ）が取得されていない検光子角度θにおいて光強度Ｉが最小となる場合もあり得る。データフィッティングにより光強度Ｉが最小となる検光子角度θＭＩＮ及び／又はファラデー回転角θＦを求めることで、角度θＭＩＮ及び／又はファラデー回転角θＦをより正確に求めることができる。
【００５２】
図７Ａは、ある磁場Ｈ、波長λについてファラデー回転角θＦを算出するための第１のデータフィッティング方法を示すグラフである。まず、ある磁場Ｈ、波長λについて取得された角度−光強度データＩＨ，λ（θ）から、光強度Ｉが最小となっている検光子角度θＭＩＮ’を含む特定範囲の光強度のデータが抽出される。図７Ａは、抽出されたデータの内容を概念的に示している。一実施形態では、該磁場Ｈ、波長λについて取得されたスペクトルデータから、検光子５の角度がθＭＩＮ’−θＡからθＭＩＮ’＋θＡの範囲のデータが抜き出される。θＡは、一例としては５〜１５°程度に選ばれる。更に、抽出されたデータが２次の近似曲線（例えば、Ｉ＝αθ２＋βθ＋γ（α＜０））でフィッティングされ、その近似曲線の頂点の位置に対応する角度θが該磁場Ｈ、波長λについて光強度Ｉを最小とする検光子角度θＭＩＮとして算出される。更に、下記式（４）：
θＦ＝θＭＩＮ−９０°        ・・・（４）
によって、ファラデー回転角θＦが算出される。
【００５３】
図７Ｂは、ある磁場Ｈ、波長λについてファラデー回転角θＦを算出するための第２のデータフィッティング方法を示すグラフである。図７Ｂを参照して、第２の算出方法では、ある磁場Ｈ、波長λについて得られた角度−光強度データＩＨ，λ（θ）の全体が余弦関数でフィッティングされる。例えば、下記式（５）：
【数１】
2013137209.tif 000003
によってフィッティングされる。Ｉ０は、上記の余弦関数の振幅の２倍であり、φは、上記の余弦関数の位相角である。この位相角φは、光強度Ｉを最小とする検光子角度θの９０°からのずれであるから、該磁場Ｈ、波長λについてのファラデー回転角θＦは、
θＦ＝φ          ・・・（６）
として算出可能である。
【００５４】
続いて、ベルデ定数の算出が行われる（ステップＳ０８）。ベルデ定数をＶ、サンプルＳの厚さ（即ち、サンプルＳの中で直線偏光が伝播する距離）をｄとすると、磁場Ｈとファラデー回転角θＦの間には、
θＦ＝ＶＨｄ          ・・・（７ａ）
という関係があるから、図８に図示されているように、ベルデ定数は、横軸に磁場Ｈ、縦軸にファラデー回転角θＦをとったグラフの傾きとして算出可能である。具体的には、ある波長λにおける磁場Ｈとファラデー回転角θＦの関係を関数θＦ＝ｍＨによってフィッティングして傾きｍが求められ、求められた傾きｍから、該波長におけるベルデ定数Ｖ（λ）が、次式（７）
Ｖ（λ）＝ｍ／ｄ        ・・・（７ｂ）
として算出される。各波長λについて同様の演算を行うことで、ベルデ定数の波長依存性を同定することができる。例えば、波長λ１、λ２、λ３について得られた傾きｍが、それぞれ、ｍ１、ｍ２、ｍ３である場合には、波長λ１、λ２、λ３のベルデ定数Ｖ（λ１）、Ｖ（λ２）、Ｖ（λ３）は、それぞれ、
Ｖ（λ１）＝ｍ１／ｄ
Ｖ（λ２）＝ｍ２／ｄ
Ｖ（λ３）＝ｍ２／ｄ            ・・・（８）
として算出可能である。
【００５５】
本実施形態の磁気光学効果測定装置１０の利点は、ベルデ定数の波長依存性の測定にかかる時間を短縮することができることにある。本実施形態の磁気光学効果測定装置１０は、白色光である直線偏光がサンプルＳに入射されると共に、検光子５から出射された光を分光することにより各波長成分の光強度が測定される。このため、波長について走査を行うことなく複数の波長のベルデ定数を測定できる。よって、波長依存性の測定にかかる時間を短縮することができる。
【００５６】
また、第１の実施形態において、光センサ８としてエリアセンサを用いれば、更に、下記の２つの利益が得られる。第１に、光センサ８としてエリアセンサを用いることで、ダイナミックレンジを拡大することができる。図９に図示されているように、分光器７から光センサ８に入射される分光器７から光センサ８に入射される各波長の光の光スポットは波長が変化する方向と垂直な方向に延伸している。図９には、波長λ１、λ２、λ３の光の光センサ８の表面における光スポットが、それぞれ、符号５１、５２、５３によって示されている。したがって、エリアセンサを用いることで、各波長について多くの光を取り込んでダイナミックレンジを拡大することができる。第２に、図１０に図示されているように、磁気光学効果測定装置１０の光学系の収差によって光センサ８に入射される光の各波長の光スポットが直線状にならない場合でも、エリアセンサを用いることで、光スポットの形状に合わせて各波長成分の光強度の測定を行うことができる。例えば、各波長について光強度を測定する光センサ８の領域をソフトウェアで指定することにより、各波長成分の光強度を正確に測定し、ひいてはファラデー回転角θＦの測定の正確性を向上させることができる。図１０では、波長λ１、λ２、λ３の光の光センサ８の表面における光スポットが、それぞれ、符号５１ａ、５２ａ、５３ａによって示されている。
【００５７】
なお、第１の実施形態において、測定に用いられる光源は、白色光源１に限定されない。測定に用いられる光源は、測定を希望する複数の波長の波長成分を有する多色光を発生する光源（白色光源１もそのような光源の一種である）であればよい。
【００５８】
また、ステップＳ０１においてバックグラウンドデータは、単に測定精度を向上させるために使用されるデータであり、バックグラウンドデータを用いたスペクトルデータの補正を行うことは本実施形態において必須ではないことに留意されたい。（例えば、外光が少ない環境で使用される場合のように）外光ノイズが問題にならない場合には、バックグラウンドデータを用いたスペクトルデータの補正を行う必要はない。また、バックグラウンドデータの取得は、サンプルＳの測定毎に行う必要は必ずしもない。
【００５９】
第２の実施形態：
図１１は、本発明の第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０の構成を示す構成図である。第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０も、第１の実施形態と同様に、サンプルＳのベルデ定数を測定するように構成されており、白色光源１と、偏光子２と、電磁石３と、励磁電源４と、検光子５と、分光器７と、光センサ８と、演算装置９とを備えている。
【００６０】
第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、検光子５が固定であり、検光子５の回転機構を駆動する駆動回路が設けられていないことに留意されたい。これは、第２の実施形態では、波長λの走査を行わない上に検光子角度θの走査も行わないことで、ベルデ定数の測定に要する時間を一層に短縮するためである。第２の実施形態では、以下に述べられる手順でベルデ定数の測定を行うことにより、検光子角度θを固定しながらベルデ定数の波長依存性が得られている。なお、以下に述べられる第２の実施形態の測定手順の説明では、検光子５の透過軸の角度（即ち、検光子角度θ）を９０°であると定義する。更に、偏光子２の透過軸の角度と、検光子５の透過軸の角度が一致する場合に、偏光子２の角度が９０°であると定義する。また、偏光子２の角度を、偏光子角度θＰという。即ち、偏光子角度θＰが０°であり、かつ、サンプルＳにおいてファラデー効果が発現しない場合、光センサ８によって検出される光強度は（原理的には）ゼロになることになる。
【００６１】
図１２は、第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０によるベルデ定数の測定手順を示すフローチャートである。第２の実施形態におけるベルデ定数の測定手順は、下記のような原理に基づいている。サンプルＳに白色光の直線偏光が入射されている状態でサンプルＳにおいてファラデー回転が発生すると、光センサ８に入射される光の光強度は、ファラデー回転がない場合（即ち、磁場が印加されていない場合）の光強度から変化する。ここで、第２の実施形態では、ファラデー回転角θＦが微小である場合には検光子５を通過する光の光強度Ｉの変化量がファラデー回転角θＦに比例すると近似できることを利用する。ファラデー回転角θＦと光強度Ｉの変化量との関係を事前に測定しておけば、逆に、ファラデー回転が起こっている場合の光強度Ｉと、ファラデー回転が起こっていない場合の光強度Ｉの差分からファラデー回転角θＦを算出できる。そこで、本実施形態では、ファラデー回転角θＦと光強度Ｉの変化量との関係を示す回転角−光強度変化データを事前に取得しておき、この回転角−光強度変化データを用いてファラデー回転角θＦが算出される。ここで、サンプルＳの磁場を印加しない状態で偏光子角度θＰを所定角度だけ微小に変化させることでサンプルＳにおいてファラデー回転が発生した場合の光センサ８の状態が擬似的に再現され、この状態でセンサ８に入射される光の各波長成分の光強度Ｉの変化量を測定することで回転角−光強度変化データが容易される。測定された各波長成分の光強度Ｉの変化量が、ファラデー回転角θＦと光強度Ｉの変化量との関係を示すデータとして利用される。
【００６２】
本実施形態では、回転角−光強度変化データとして、ファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）が事前に取得され（ステップＳ１１）、この光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）を用いて、サンプルＳにおいてファラデー回転を発現させた状態で得たスペクトルデータからファラデー回転角θＦの波長依存性が算出される。更に、算出されたファラデー回転角θＦの波長依存性からベルデ定数の波長依存性が算出される。以下、第２の実施形態におけるベルデ定数の測定手順を詳細に説明する。
【００６３】
第２の実施形態の測定手順では、まず、事前スペクトル測定が行われる（ステップＳ１１）。事前スペクトル測定とは、サンプルＳにおけるファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）を得るためのスペクトルデータの測定のことである。具体的には、まず、磁場Ｈがゼロに設定され、且つ、偏光子角度θＰを特定角度θＰ＿ＳＥＴに設定した状態で白色光源１がオンにされる。特定角度θＰ＿ＳＥＴは、０°＜θＰ＜９０°又は９０°＜θＰ＜１８０°である所定の角度である。白色光源１及び偏光子２により生成された白色光の直線偏光のうち検光子５を通過した成分が分光器７に入射され、更に、光センサ８に到達する。このときに光センサ８に入射した光の光強度のスペクトルデータが測定される。ここで、偏光子角度θが４５°である場合にファラデー回転角θＦに対する光強度Ｉの変化量が大きくなると共に、ファラデー回転角θＦに対する光強度Ｉの変化量との間の関係の線形性が良好になるから、特定角度θＰ＿ＳＥＴは、４５°の近傍である、より具体的には、４３°〜４７°の範囲である（即ち、サンプルＳにおける偏光面の回転が無い場合に検光子５に入射する直線偏光の偏光面と検光子５の透過軸の角度が４３°〜４７°の範囲である）ことが好ましく、４５°であることが最も好ましい。本実施形態では、偏光子角度θが設定される特定角度θＰ＿ＳＥＴが４５°であるとして説明を行う。ここで得られたスペクトルデータをＩＳＥＴ（λ）と記載する。
【００６４】
続いて、偏光子角度θＰを特定角度θＰ＿ＳＥＴから基準角θＲＥＦだけ回転させた状態で白色光源１がオンにされ、このときに光センサ８に入射した光の光強度スペクトルが測定される。このときも、磁場Ｈはゼロに設定される。基準角θＲＥＦは、例えば、１°である。これにより、サンプルＳで基準角θＲＥＦだけファラデー回転が起こった場合のスペクトルデータを模擬的に得ることができる。ここで得られたスペクトルデータをＩＲＥＦ（λ）と記載する。
【００６５】
図１３に図示されているように、偏光子角度θＰを特定角度θＰ＿ＳＥＴから基準角θＲＥＦだけ変化させると、光強度にはΔＩだけ変化が現れる。結果として、図１４に図示されているように、偏光子角度θが特定角度θＰ＿ＳＥＴである場合の光強度スペクトルＩＳＥＴ（λ）と基準角θＲＥＦだけ変化させた場合の光強度スペクトルＩＲＥＦ（λ）では、ΔＩ（λ）だけの変化が現れる。
【００６６】
ファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）は、
α（λ）＝ΔＩ（λ）／θＲＥＦ        ・・・（９）
として算出される。図１５は、算出された波長依存性α（λ）を概念的に示すグラフである。ファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）のデータは、演算装置９に保存される。
【００６７】
続いて、サンプルＳにおいてファラデー効果を発現させながら測定が行われる。具体的には、まず、サンプルＳに印加される磁場Ｈが所望の値に設定される（ステップＳ１２）。磁場Ｈの制御は、励磁電源４から電磁石３に供給される励磁電流を制御することによって行われる。
【００６８】
更に、偏光子角度θを特定角度θＰ＿ＳＥＴ（＝４５°）に戻した状態でスペクトルデータが取得される（ステップＳ１３）。具体的には、偏光子角度θを特定角度θＰ＿ＳＥＴ（＝４５°）に戻した状態で白色光源１がオンされ、サンプルＳに白色光である直線偏光が偏光子２から入射される。結果として、サンプルＳを通過した直線偏光のうち検光子５を通過した光が分光器７に入射し、更に、分光器７に入射した各波長成分は、光の波長に応じた位置において光センサ８に入射することになる。更に、光センサ８は、入射した光の各波長成分の光強度を測定する。これにより、ステップＳ１２において設定された磁場Ｈについて、光センサ８に入射する光の波長λと光強度Ｉとの関係を示すスペクトルデータが取得される。以下では、ある磁場Ｈについて得られたスペクトルデータをＩＨ（λ）と記載することがある。
【００６９】
上述のステップＳ１２〜Ｓ１３は、磁場Ｈを変化させながら繰り返して行われる。即ち、ステップＳ１３の測定を行った磁場Ｈが終了磁場である場合にはステップＳ１５に測定手順が進み、そうでない場合には、ステップＳ１２において磁場Ｈを異なる所望値に設定した上で、ステップＳ１３によるスペクトルデータの取得が再度に行われる（ステップＳ１４）。例えば、１ｋＯｅ、２ｋＯｅ、３ｋＯｅ、４ｋＯｅ、５ｋＯｅの磁場Ｈについて、ステップＳ１３によるスペクトルデータの取得が行われる。
【００７０】
所望の各磁場ＨについてスペクトルデータＩＨ（λ）が取得された後、取得されたスペクトルデータＩＨ（λ）からファラデー回転角θＦが演算される（ステップＳ１５）。ファラデー回転角θＦは、各磁場Ｈ、各波長λについて算出される。以下に述べられるように、ファラデー回転角θＦの算出には、ステップＳ１１で得られたファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）と、偏光子角度θが特定角度θＰ＿ＳＥＴ（＝４５°）に設定され、且つ、磁場Ｈがゼロである状態で得られたスペクトルデータＩＳＥＴ（λ）が用いられる。
【００７１】
図１６の（ａ）は、ステップＳ１２〜Ｓ１４で得られたスペクトルデータＩＨ（λ）を概念的に示している。
【００７２】
まず、ステップＳ１２〜Ｓ１４で得られたスペクトルデータＩＨ（λ）から、ステップＳ１１で得られたスペクトルデータＩＳＥＴ（λ）を減算した差分スペクトルデータΔＩＰ＿ＳＥＴ（λ）が算出される。ここで、ステップＳ１１で得られたスペクトルデータＩＳＥＴ（λ）が、偏光子角度θが特定角度θＰ＿ＳＥＴ（＝４５°）に設定され、且つ、磁場Ｈがゼロである状態で得られていることに留意されたい。図１６の（ｂ）は、差分スペクトルデータΔＩＰ＿ＳＥＴ（λ）を概念的に示している。
【００７３】
ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）は、差分スペクトルデータΔＩＰ＿ＳＥＴ（λ）を、ステップＳ１１で得られたファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）で割ることによって得られる。即ち、ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）は、次式（１０）で得られる：
θＦ（λ）＝ΔＩＰ＿ＳＥＴ（λ）／α（λ）        ・・・（１０）
図１６（ｃ）は、ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）を概念的に示している。
【００７４】
続いて、ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）からベルデ定数の波長依存性Ｖ（λ）が算出される（ステップＳ１６）。第１の実施形態と同様に、各波長λにおける磁場Ｈとファラデー回転角θＦ（λ）の関係を関数θＦ（λ）＝ｍ（λ）Ｈによってフィッティングすることで傾きｍ（λ）が求められ、求められた傾きｍ（λ）から、該波長におけるベルデ定数Ｖ（λ）が、次式（１１）
Ｖ（λ）＝ｍ（λ）／ｄ        ・・・（１１）
として算出される。ここで、ｄは、サンプルＳの厚さである。
【００７５】
第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０でも、第１の実施形態と同様に、波長についての走査を行うことなく複数の波長のベルデ定数を測定できる。加えて、第２の実施形態では、検光子角度θを固定したままで走査も行わずに複数の波長のベルデ定数を測定できる。したがって、波長依存性の測定にかかる時間を一層に短縮することができる。
【００７６】
なお、上述の第２の実施形態の事前スペクトル測定（ステップＳ１１）では、偏光子角度θを特定角度θＰ＿ＳＥＴに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＳＥＴ（λ）と、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ＋θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ（λ）からファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）のデータが算出されているが、光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）のデータの算出に使用されるスペクトルデータを得る偏光子角度θＰは、θＰ＿ＳＥＴ、θＰ＿ＳＥＴ＋θＲＥＦには限定されない。光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）は、ステップＳ１３で設定される特定角度θＰ＿ＳＥＴの近傍の少なくとも２つの偏光子角度θＰについて磁場Ｈがゼロである状態で取得されたスペクトルデータを用いて算出できる。
【００７７】
例えば、図１７乃至図１９を参照して、ファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）のデータは、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ＋θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ＋（λ）と、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ−θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ−（λ）から、下記式によって算出されてもよい：
α（λ）＝ΔＩ’（λ）／２θＲＥＦ
＝｛ＩＲＥＦ＋（λ）−ＩＲＥＦ−（λ）｝／２θＲＥＦ        ・・・（１２）
式（１２）を用いて光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）を算出することは、（基準角θＲＥＦを過剰に大きくしない限り）線形性を維持したままスペクトルデータの差分ΔＩ’（λ）を大きくできるので、波長依存性α（λ）をより正確に算出できる利点がある。
【００７８】
また、光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）は、ステップＳ１３で設定される特定角度θＰ＿ＳＥＴの近傍の３つ以上の偏光子角度θＰについて磁場Ｈがゼロである状態で取得されたスペクトルデータを用いて算出することもできる。
【００７９】
また、図２０は、第２の実施形態のベルデ定数の測定手順の変形例を示すフローチャートである。図２０のベルデ定数の測定手順は、光強度Ｉの変化量がファラデー回転角θＦに比例すると近似できる領域を最大限に利用することを意図している。偏光子角度θＰが４５°に設定され、検光子角度θが９０°に設定されている場合、検光子５に入射される直線偏光の角度が４５°−δ以上４５°＋δ以下の範囲（δは適切に設定された微小な角度）であれば、光強度Ｉの変化量がファラデー回転角θＦに比例することになる。光強度Ｉの変化量の絶対値が大きいほうがＳＮ比を向上できるから、検光子５に入射される直線偏光の角度が４５°−δから４５°＋δの範囲のなるべく広い範囲をカバーするようにファラデー回転角θＦを変化させて測定が行われることが好ましい。しかしながら、図１２に図示されたベルデ定数の測定手順では、４５°から４５°＋δの範囲しか利用されていない。以下では、光強度Ｉの変化量がファラデー回転角θＦに比例すると近似できる領域を有効に利用するためのベルデ定数の測定手順が提示される。
【００８０】
まず、事前スペクトル測定が行われ、ファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）が取得される（ステップＳ２１）。光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）は、偏光子角度θを特定角度θＰ＿ＳＥＴに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＳＥＴ（λ）と、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ＋θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ（λ）から、式（９）を用いて算出されてもよい。その代わりに、光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）は、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ＋θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ＋（λ）と、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ−θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ−（λ）から、式（１２）を用いて算出されてもよい。ただし、後述の理由により、図２０のベルデ定数の測定手順では、式（１２）を用いて光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）を算出することが好ましい。
【００８１】
続いて、サンプルＳにおいてファラデー効果を発現させながら測定が行われる。ここで、図２０の測定手順では、各磁場Ｈについて、磁場Ｈの向きを反転させながら２回スペクトルデータが取得される（ステップＳ２２〜Ｓ２５）。詳細には、まず、サンプルＳ中における直線偏光の伝播方向と同一の方向（以下、「＋方向」という。）に磁場Ｈが印加される（ステップＳ２２）。更に、偏光子角度θが特定角度θＰ＿ＳＥＴ（＝４５°）に設定された状態でスペクトルデータが取得される（ステップＳ２２）。具体的には、偏光子角度θを特定角度θＰ＿ＳＥＴ（＝４５°）に設定した状態で白色光源１がオンされ、サンプルＳに白色光である直線偏光が偏光子２から入射される。結果として、サンプルＳを通過した直線偏光のうち検光子５を通過した光が分光器７に入射し、更に、分光器７に入射した各波長成分は、光の波長に応じた位置において光センサ８に入射することになる。更に、光センサ８は、入射した光の各波長成分の光強度を測定する。これにより、ステップＳ２２において設定された磁場Ｈについて、光センサ８に入射する光の波長λと光強度Ｉとの関係を示すスペクトルデータが取得される。以下では、ステップＳ２２において＋方向の磁場Ｈについて得られたスペクトルデータをＩＨ＋（λ）と記載することがある。
【００８２】
続いて、サンプルＳに印加される磁場Ｈの方向がサンプル中における直線偏光の伝播方向と反対の方向（以下、「−方向」という。）に反転される（ステップＳ２４）。磁場Ｈの方向の反転は、電磁石３に供給される励磁電流の向きを反転させることで容易に実現できる。
【００８３】
更に、偏光子角度θが特定角度θＰ＿ＳＥＴ（＝４５°）に設定された状態でスペクトルデータが取得される（ステップＳ２５）。以下では、ステップＳ２５において−方向の磁場Ｈについて得られたスペクトルデータをＩＨ−（λ）と記載することがある。
【００８４】
なお、−方向に磁場Ｈが印加されてスペクトルデータＩＨ−（λ）が取得された後、＋方向に磁場Ｈが印加されてスペクトルデータＩＨ＋（λ）が取得されてもよい。
【００８５】
上述のステップＳ２２〜Ｓ２５は、磁場Ｈを変化させながら繰り返して行われる。即ち、ステップＳ２２〜Ｓ２５の測定を行った磁場Ｈが終了磁場である場合にはステップＳ０７に測定手順が進み、そうでない場合には、磁場Ｈを異なる所望値に設定した上で、ステップＳ２２〜Ｓ２５によるスペクトルデータの取得が再度に行われる（ステップＳ２６）。例えば、１ｋＯｅ、２ｋＯｅ、３ｋＯｅ、４ｋＯｅ、５ｋＯｅの磁場Ｈについて、ステップＳ２２〜Ｓ２５によるスペクトルデータの取得が行われる。
【００８６】
所望の各磁場Ｈについてスペクトルデータが取得された後、スペクトルデータＩＨ＋（λ）とスペクトルデータＩＨ−（λ）の差分として差分スペクトルデータΔＩＨ（λ）が算出される（ステップＳ２７）。即ち、差分スペクトルデータΔＩＨ（λ）は、下記式（１３）で表される。
ΔＩＨ（λ）＝ＩＨ＋（λ）−ＩＨ−（λ）          ・・・（１３）
ここで、磁場Ｈが反転された場合、原理的には、ファラデー回転は向きが反対になるだけでファラデー回転角θＦの大きさ自体は変化しないから、差分スペクトルデータΔＩＨ（λ）は、ファラデー回転角θＦの２倍（２θＦ）に対する光強度Ｉの変化を表していることに留意されたい。
【００８７】
続いて、各磁場Ｈについて、差分スペクトルデータΔＩＨ（λ）からファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）が演算される（ステップＳ２８）。ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）は、差分スペクトルデータΔＩＨ（λ）を、ステップＳ２１で得られたファラデー回転角１°あたりの光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）で割り、更に、２で割ることによって得られる。即ち、ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）は、次式（１４）で得られる：
θＦ（λ）＝ΔＩＨ（λ）／２α（λ）        ・・・（１４）
【００８８】
ここで、図２０の測定手順では、偏光子角度θを特定角度θＰ＿ＳＥＴに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＳＥＴ（λ）が差分スペクトルデータΔＩＨ（λ）の算出に利用されないことに留意されたい。これは、光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）の算出においても、偏光子角度θを特定角度θＰ＿ＳＥＴに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＳＥＴ（λ）を利用しないことが有利であることを意味している。よって、図２０の測定手順を採用する場合には、光強度Ｉの変化率の波長依存性α（λ）を、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ＋θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ＋（λ）と、偏光子角度θをθＰ＿ＳＥＴ−θＲＥＦに設定した状態で得られたスペクトルデータＩＲＥＦ−（λ）から、式（１２）を用いて算出することが好ましい。
【００８９】
続いて、図１２のステップＳ１６と同様の方法により、ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）からベルデ定数の波長依存性Ｖ（λ）が算出される（ステップＳ２９）。各波長におけるベルデ定数Ｖ（λ）は、上記にも提示された式（１１）：
Ｖ（λ）＝ｍ（λ）／ｄ        ・・・（１１）
として算出される。ここで、ｍ（λ）は、各波長λにおける磁場Ｈとファラデー回転角θＦ（λ）の関係を関数θＦ（λ）＝ｍ（λ）Ｈによってフィッティングして得られた傾きである。
【００９０】
図２０のベルデ定数の測定手順によれば、光強度Ｉの変化量がファラデー回転角θＦに比例すると近似できる領域を最大限に利用し、ＳＮ比を向上させながらベルデ定数Ｖ（λ）の波長依存性を測定することができる。
【００９１】
第３の実施形態：
図２１は、本発明の第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０の構成を示す構成図である。第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０も、第２の実施形態と同様に、検光子５の角度（検光子角度θ）を固定したままサンプルＳのベルデ定数を測定可能な構成を有している。ただし、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０では、白色光源１とサンプルＳとの間に、偏光子２に加えてファラデーセル１１が挿入されている。関連して、ファラデーセル１１を駆動する駆動電流を供給する駆動回路１２が設けられると共に、駆動回路１２を制御するためのディレイ回路１３とファンクションジェネレータ１４とが設けられる。ディレイ回路１３は、更に、光センサ８がそれに入射された光の各波長成分の光強度Ｉを測定するタイミングを制御するシャッター信号の生成にも用いられる。以下、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０について詳細に説明する。
【００９２】
ファラデーセル１１は、偏光子２から白色光である直線偏光が入射されており、偏光面を駆動電流に比例する回転角Δθだけ回転させた上で該直線偏光をサンプルＳに入射する。ここで、後述のように、駆動回路１２からファラデーセル１１には、正弦波の駆動電流が供給されるから、ファラデーセル１１には正弦波状の磁場が印加され、回転角Δθも正弦波状に変化することになる。なお、図２１において、偏光子２とファラデーセル１１の位置は入れ替えられてもよい。
【００９３】
駆動回路１２は、ファンクションジェネレータ１４から供給される波形信号の信号レベルに比例する電流レベルの駆動電流をファラデーセル１１に出力する。
【００９４】
ディレイ回路１３は、光センサ８の動作タイミングがファラデーセル１１に供給される駆動電流と同期するようにファンクションジェネレータ１４の動作タイミングを制御する制御手段として機能する。ディレイ回路１３は、同期信号をファンクションジェネレータ１４に供給し、これにより、ファンクションジェネレータ１４が駆動回路１２に供給する波形信号の位相を制御する。加えて、ディレイ回路１３は、シャッター信号を光センサ８に供給し、光センサ８に入射された光の各波長成分の光強度Ｉを測定するタイミングを制御する。シャッター信号にはトリガパルスが含まれており、光センサ８は、トリガパルスが入力されると、それに入射された光の各波長成分の光強度Ｉを測定する。ディレイ回路１３は、シャッター信号に含まれるトリガパルスの遅延を制御する機能を有している。ディレイ回路１３の動作タイミングは、演算装置９によって制御される。
【００９５】
ファンクションジェネレータ１４は、ディレイ回路１３から供給される同期信号に応答して、波形信号を駆動回路１２に供給する。ファンクションジェネレータ１４から駆動回路１２に供給される波形信号は正弦波であり、よって、駆動回路１２からファラデーセル１１に供給される駆動電流も正弦波となる。そして、ファラデーセル１１に供給される駆動電流の位相は、ディレイ回路１３から供給される同期信号に同期して制御されることになる。
【００９６】
図２２は、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０によるベルデ定数の測定の原理を説明する概念図である。以下に述べられる第３の実施形態の測定手順の説明では、検光子５の透過軸の角度（即ち、検光子角度θ）を９０°であると定義する。
【００９７】
本実施形態では、ベルデ定数の測定の際、偏光子２の透過軸の角度（偏光子角度θＰ）が検光子５の透過軸の角度に対して直角になるように調節される。即ち、偏光子角度θＰは０°であるように調節される。サンプルＳにおいてファラデー回転が発現せず、且つ、ファラデーセル１１に駆動電流が供給されない状態では、光センサ８によって検出される光強度は、（原理的には）全ての波長λについてゼロになることになる。
【００９８】
まず、サンプルＳにおいてファラデー回転が発生していない状態（即ち、サンプルＳに磁場Ｈが印加されていない状態）を考える。この状態で、ファラデーセル１１に、周波数ｆの正弦波の駆動電流が供給されると、検光子５には、角度０°を中心として偏光面の角度が正弦波状に変化する直線偏光が入射されるから、結果として、光センサ８においては、各波長成分の光強度Ｉは振幅Ｉ０／２、周波数２ｆの正弦波として観測される。
【００９９】
ここで、サンプルＳに磁場Ｈを印加してファラデー回転を発生させると、検光子５に入射される偏光面の角度に、ファラデー回転角θＦだけのオフセットが発生する。この結果、光センサ８において検出される各波長成分の光強度Ｉが変調される。光センサ８において検出される光強度Ｉは、図２２に図示されているように、周期Ｔ（＝１／ｆ）を有する一方で、１周期において２つの極大が現れる。２つの極大のうちの一方における光強度ＩＡは、他方における光強度ＩＢよりも大きくなる。以下では、相対的に大きい極大値に対応する光強度ＩＡが現れるタイミングを「タイミングＡ」、相対的に小さい極大値に対応する光強度ＩＢが現れるタイミングを「タイミングＢ」と呼ぶ。図２２において、時刻ｔ０において光強度Ｉがゼロとなり、光強度Ｉの変化の１周期が始まるとすると、時刻ｔ０から時間ｔＡだけ遅延したタイミングがタイミングＡであり、時刻ｔ０から時間ｔＢだけ遅延したタイミングがタイミングＢである。なお、図２２から理解されるように、時刻ｔ０は、駆動電流の１周期が開始されるタイミング（ゼロクロスするタイミング）である。
【０１００】
ここで、上述するように、ファラデー回転角θＦが微小である場合には検光子５を通過する光の光強度Ｉの変化量がファラデー回転角θＦに比例すると近似できるから、タイミングＡにおける光強度ＩＡと、タイミングＢにおける光強度ＩＢとの差ΔＩＡ−Ｂは、サンプルＳのファラデー回転角θＦに比例することになる。よって、タイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差ΔＩＡ−Ｂとファラデー回転角θＦとの関係を事前に測定しておけば、逆に、ファラデー回転が起こっている場合のタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢとの差ΔＩＡ−Ｂからファラデー回転角θＦを算出できることになる。そこで、本実施形態では、タイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢとの差ΔＩＡ−Ｂとファラデー回転角θＦとの関係を示す回転角−光強度変化データを事前に取得しておき、この回転角−光強度変化データを用いてファラデー回転角θＦが算出される。
【０１０１】
ここで、本実施形態では、サンプルＳの磁場を印加しない状態で偏光子角度θＰを所定角度だけ微小に変化させることでサンプルＳにおいてファラデー回転が発生した場合の光センサ８の状態を擬似的に再現した上でタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差ΔＩＡ−Ｂが取得され、測定された差ΔＩＡ−Ｂが、タイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢとの差ΔＩＡ−Ｂとファラデー回転角θＦとの関係を示す回転角−光強度変化データとして利用される。以下、第３の実施形態におけるベルデ定数の測定手順を詳細に説明する。
【０１０２】
図２３は、タイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢとの差ΔＩＡ−Ｂとファラデー回転角θＦとの関係を示す回転角−光強度変化データを事前に用意する手順を示すフローチャートである。本実施形態では、回転角−光強度変化データとして、ファラデー回転角１°あたりのタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）が測定される。
【０１０３】
具体的には、まず、磁場Ｈがゼロに設定された状態で、白色光源１がオンにされ（ステップＳ３１）、更に、駆動回路１２からファラデーセル１１に正弦波状の駆動電流が供給される（ステップＳ３２）。
【０１０４】
更に、偏光子角度θＰが所定の基準角θＲＥＦに設定される（ステップＳ３３）。基準角θＲＥＦは、例えば、１°である。
【０１０５】
加えて、ディレイ回路１３により、シャッター信号のトリガパルスの遅延ｔＤが時間ｔＡに設定される（ステップＳ３４）、これにより、光センサ８は、駆動電流の各周期において、タイミングＡにおいて各波長成分の光強度ＩＡが測定される状態に設定される。
【０１０６】
この状態で、光センサ８により、タイミングＡにおける各波長成分の光強度ＩＡがスペクトルデータＩ＋Ａ＿ＲＥＦ（λ）として測定される（ステップＳ３５）。タイミングＡにおける各波長成分の光強度ＩＡの測定は、駆動電流のＮ周期（Ｎは、所定の自然数）に渡ってＮ回行われ、測定された光強度ＩＡの平均がスペクトルデータＩ＋Ａ＿ＲＥＦ（λ）として使用される。
【０１０７】
続いて、ディレイ回路１３により、シャッター信号のトリガパルスの遅延ｔＤが時間ｔＢに設定される（ステップＳ３５）、これにより、光センサ８は、駆動電流の各周期において、タイミングＢにおいて各波長成分の光強度ＩＢが測定される状態に設定される。
【０１０８】
この状態で、光センサ８により、タイミングＢにおける各波長成分の光強度ＩＢがスペクトルデータＩ＋Ｂ＿ＲＥＦ（λ）として測定される（ステップＳ３６）。タイミングＡにおける各波長成分の光強度ＩＢの測定は、駆動電流のＮ周期（Ｎは、所定の自然数）に渡ってＮ回行われ、測定された光強度ＩＢの平均がスペクトルデータＩ＋Ｂ＿ＲＥＦ（λ）として使用される。
【０１０９】
続いて、偏光子角度θＰが−θＲＥＦに設定された状態でもステップＳ３４〜Ｓ３７と同様の測定が行われる（ステップＳ３８）。以下では、偏光子角度θＰが−θＲＥＦに設定された状態で得られたタイミングＡにおける各波長成分の光強度ＩＡを、スペクトルデータＩ−Ａ＿ＲＥＦ（λ）と記載し、偏光子角度θＰが−θＲＥＦに設定された状態で得られたタイミングＢにおける各波長成分の光強度ＩＢを、スペクトルデータＩ−Ｂ＿ＲＥＦ（λ）と記載する。
【０１１０】
スペクトルデータＩ＋Ａ＿ＲＥＦ（λ）、Ｉ＋Ｂ＿ＲＥＦ（λ）、Ｉ−Ａ＿ＲＥＦ（λ）、Ｉ−Ｂ＿ＲＥＦ（λ）から、ファラデー回転角１°あたりのタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）が算出される（ステップＳ３９）。具体的には、β（λ）は、下記式（１５）によって算出される：
β（λ）＝｛（Ｉ＋Ａ＿ＲＥＦ（λ）−Ｉ＋Ｂ＿ＲＥＦ（λ））＋（Ｉ−Ａ＿ＲＥＦ（λ）、Ｉ−Ｂ＿ＲＥＦ（λ））｝／２θＲＥＦ              ・・・（１５）
図２４は、ファラデー回転角１°あたりのタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）を概念的に示すグラフを示している。
【０１１１】
なお、β（λ）の算出において、偏光子角度θＰが所定の基準角θＲＥＦに設定された状態で取得されたスペクトルデータＩ＋Ａ＿ＲＥＦ（λ）、Ｉ＋Ｂ＿ＲＥＦ（λ）のみが使用されてもよい。この場合、β（λ）は、下記式（１６）によって算出される：
β（λ）＝（Ｉ＋Ａ＿ＲＥＦ（λ）−Ｉ＋Ｂ＿ＲＥＦ（λ）／θＲＥＦ      ・・・（１６）
【０１１２】
図２５は、第３の実施形態において、上述のβ（λ）を用いてファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）を演算し、更に、ベルデ定数の波長依存性Ｖ（λ）を演算する手順を示すフローチャートである。
【０１１３】
具体的には、まず、偏光子角度θＰが０°に設定された状態で白色光源１がオンにされ（ステップＳ４１）、更に、駆動回路１２からファラデーセル１１に正弦波状の駆動電流が供給される（ステップＳ４２）。
【０１１４】
更に、サンプルＳに印加される磁場Ｈが所望の値に設定される（ステップＳ４３）。磁場Ｈの制御は、励磁電源４から電磁石３に供給される励磁電流を制御することによって行われる。これにより、サンプルＳにはファラデー回転が発現し、サンプルＳから出射される直線偏光の偏光面はファラデー回転角θＦだけ偏光子角度θＰ（＝０°）から回転される。
【０１１５】
更に、シャッター信号のトリガパルスの遅延ｔＤが時間ｔＡに設定される（ステップＳ４４）、これにより、光センサ８は、駆動電流の各周期において、タイミングＡにおいて各波長成分の光強度ＩＡが測定される状態に設定される。
【０１１６】
この状態で、光センサ８により、タイミングＡにおける各波長成分の光強度ＩＡが測定される（ステップＳ４５）。タイミングＡにおける各波長成分の光強度ＩＡの測定は、駆動電流のＮ周期（Ｎは、所定の自然数）に渡ってＮ回行われ、測定された光強度ＩＡの平均が、磁場ＨについてのスペクトルデータＩＡ，Ｈ（λ）として使用される。
【０１１７】
続いて、シャッター信号のトリガパルスの遅延ｔＤが時間ｔＢに設定される（ステップＳ４６）、これにより、光センサ８は、駆動電流の各周期において、タイミングＢにおいて各波長成分の光強度ＩＢが測定される状態に設定される。
【０１１８】
この状態で、光センサ８により、タイミングＢにおける各波長成分の光強度ＩＢが測定される（ステップＳ４７）。タイミングＡにおける各波長成分の光強度ＩＢの測定は、駆動電流のＮ周期（Ｎは、所定の自然数）に渡ってＮ回行われ、測定された光強度ＩＢの平均が、磁場ＨについてのスペクトルデータＩＢ，Ｈ（λ）として使用される。図２６の（ａ）は、特定の磁場ＨについてのスペクトルデータＩＡ，Ｈ（λ）、ＩＢ，Ｈ（λ）を概念的に示している。
【０１１９】
上述のステップＳ４３〜Ｓ４７は、磁場Ｈを変化させながら繰り返して行われる。即ち、ステップＳ４４〜Ｓ４７の測定を行った磁場Ｈが終了磁場である場合にはステップＳ４９に測定手順が進み、そうでない場合には、ステップＳ４３において磁場Ｈを異なる所望値に設定した上で、ステップＳ４４〜Ｓ４７によるスペクトルデータの取得が再度に行われる（ステップＳ４８）。例えば、１ｋＯｅ、２ｋＯｅ、３ｋＯｅ、４ｋＯｅ、５ｋＯｅの磁場Ｈについて、ステップＳ４４〜Ｓ４７によるスペクトルデータの取得が行われる。
【０１２０】
続いて、各磁場Ｈについて、タイミングＡ、ＢのスペクトルデータＩＡ，Ｈ（λ）、ＩＢ，Ｈ（λ）の差分である差分スペクトルデータΔＩＡ−Ｂ，Ｈ（λ）が算出される（ステップＳ４９）。図２６の（ｂ）は、特定の磁場Ｈについての差分スペクトルデータΔＩＡ−Ｂ，Ｈ（λ）を概念的に示している。
【０１２１】
更に、各磁場Ｈについて、差分スペクトルデータΔＩＡ−Ｂ，Ｈ（λ）からファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）が演算される（ステップＳ５０）。ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）は、差分スペクトルデータΔＩＡ−Ｂ，Ｈ（λ）を、図２３の手順で得られたファラデー回転角１°あたりのタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）で割ることによって得られる。即ち、ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）は、次式（１７）で得られる：
θＦ（λ）＝ΔＩＡ−Ｂ，Ｈ（λ）／β（λ）        ・・・（１７）
【０１２２】
続いて、第２の実施形態のステップＳ１６と同様の方法により、ファラデー回転角θＦの波長依存性θＦ（λ）からベルデ定数の波長依存性Ｖ（λ）が算出される（ステップＳ５１）。各波長におけるベルデ定数Ｖ（λ）は、上記にも提示された式（１１）：
Ｖ（λ）＝ｍ（λ）／ｄ        ・・・（１１）
として算出される。ここで、ｍ（λ）は、各波長λにおける磁場Ｈとファラデー回転角θＦ（λ）の関係を関数θＦ（λ）＝ｍ（λ）Ｈによってフィッティングして得られた傾きである。
【０１２３】
第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０でも、第１及び第２の実施形態と同様に、波長についての走査を行うことなく複数の波長のベルデ定数を測定できる。また、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０でも、第２の実施形態と同様に、検光子角度θの走査も行わずに複数の波長のベルデ定数を測定できる。したがって、波長依存性の測定にかかる時間を一層に短縮することができる。
【０１２４】
加えて、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０では、第２の実施形態と比較して検光子５を透過する光の光強度が小さい領域が使用される。即ち、偏光子角度θＰが０°であるため、検光子５に入射される直線偏光の角度は０°に近い角度である。一方、検光子角度θは９０°であるから、検光子５を透過する光の光強度は小さい。このため、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０では、光センサ８の分解能を有効に活用してＳＮ比を向上させ、より高感度にベルデ定数を測定することができる。なお、偏光子角度θＰは、０°の近傍であればよく、例えば、−２°〜２°の範囲（即ち、サンプルＳにおける偏光面の回転が無い場合に検光子５に入射する直線偏光の偏光面と検光子５の透過軸の角度が８８°〜９２°の範囲）であってもよい。
【０１２５】
なお、上述の第３の実施形態の説明では、ファラデーセル１１に供給される駆動電流が正弦波であるとして説明が行われているが、駆動電流の波形は、交流の（即ち、駆動電流の方向が反転するような）周波数ｆの周期信号であれば異なっていてもよい。この場合でも、光センサ８に入射する光の光強度が相対的に大きな極大値をとるタイミング（タイミングＡ）における各波長成分の光強度と光センサ８に入射する光の光強度が相対的に小さな極大値をとるタイミング（タイミングＢ）における各波長成分の光強度の差分から、ファラデー回転角１°あたりのタイミングＡ、Ｂにおける光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）を用いてファラデー回転角θＦが算出されてもよい。この場合、同一の波形の駆動電流が、光強度ＩＡ、ＩＢの差分の波長依存性β（λ）の算出においても使用される。
【０１２６】
図２７は、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０の変形例を示す構成図である。図２７の構成では、分光器７と光センサ８の間に、光増幅を行うイメージインテンシファイア１５が挿入されている。イメージインテンシファイア１５は、ゲート動作に対応しており、イメージインテンシファイア駆動回路１６から供給されるゲート信号に応答して動作する。ここで、図２７の構成では、ディレイ回路１３は、トリガパルスを含むシャッター信号を光センサ８ではなく、イメージインテンシファイア駆動回路１６に供給する。イメージインテンシファイア駆動回路１６は、トリガパルスが入力されると、イメージインテンシファイア１５を動作させる。上述されているように、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０では検光子５を透過する光の光強度は小さいから、図２７に図示されているようにイメージインテンシファイア１５を使用することは、より高感度にベルデ定数を測定するために有効である。
【０１２７】
以上の実施形態では、ファラデー効果に対する磁気光学活性を表すベルデ定数を測定するための磁気光学効果測定装置１０の構成が提示されているが、サンプルＳの反射光について同様の測定を行うように構成を変更することで、磁気光学カー効果に対する磁気光学活性を表すカー定数を測定することもできる。図２８〜図３３は、カー定数を測定するための磁気光学効果測定装置１０の構成が提示されている。
【０１２８】
図２８は、第１の実施形態の磁気光学効果測定装置１０を極Ｋｅｒｒ効果を測定するように構成を変更した例を示す構成図である。図２８の磁気光学効果測定装置１０では、図２の磁気光学効果測定装置１０にサンプルＳからの反射光を反射するハーフミラー１７が追加されると共に、検光子５、分光器７、光センサ８の配置が、ハーフミラー１７で反射された光を検出されるように変更される。サンプルＳに入射される光の入射角は０°である。更に、電磁石３は、入射光の方向と平行な方向（同一方向又は逆方向）に磁場ＨをサンプルＳに印加するように配置される。
【０１２９】
図２８の磁気光学効果測定装置１０では、次のようにして極Ｋｅｒｒ効果のカー定数が測定される。白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光は、ハーフミラー１７を介してサンプルＳに入射される。サンプルＳによって（極Ｋｅｒｒ効果により偏光面が回転された上で）反射された光は、ハーフミラー１７で反射されて検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第１の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で各磁場Ｈ、各波長λにおけるカー回転角θＫが算出され、算出されたカー回転角θＫから極Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数が得られる。
【０１３０】
図２９は、第１の実施形態の磁気光学効果測定装置１０を縦Ｋｅｒｒ効果を測定するように構成を変更した例を示す構成図である。図２９の磁気光学効果測定装置１０においては、検光子５、分光器７、光センサ８の配置が、サンプルＳで反射された光を検出されるように変更される。サンプルＳに入射される光の入射角は、０°より大きく９０°より小さい。更に、電磁石３は、サンプルＳの表面に平行な方向に磁場Ｈを印加するように配置される。
【０１３１】
図２９の磁気光学効果測定装置１０では、次のようにして縦Ｋｅｒｒ効果のカー定数が測定される。白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光は、ハーフミラー１７を介してサンプルＳに入射される。サンプルＳによって（縦Ｋｅｒｒ効果により偏光面が回転された上で）反射された光は、検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第１の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で各磁場Ｈ、各波長λにおけるカー回転角θＫが算出され、算出されたカー回転角θＫから縦Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数が得られる。
【０１３２】
図３０は、第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０を極Ｋｅｒｒ効果を測定するように構成を変更した例を示す構成図である。図３０の磁気光学効果測定装置１０では、図１１の磁気光学効果測定装置１０にサンプルＳからの反射光を反射するハーフミラー１７が追加されると共に、検光子５、分光器７、光センサ８の配置が、ハーフミラー１７で反射された光を検出されるように変更される。サンプルＳに入射される光の入射角は０°である。更に、電磁石３は、入射光の方向と平行な方向（同一方向又は逆方向）に磁場ＨをサンプルＳに印加するように配置される。
【０１３３】
図３０の磁気光学効果測定装置１０では、次のようにして極Ｋｅｒｒ効果のカー定数が測定される。白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光は、ハーフミラー１７を介してサンプルＳに入射される。サンプルＳによって（極Ｋｅｒｒ効果により偏光面が回転された上で）反射された光は、ハーフミラー１７で反射されて検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第２の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で各磁場Ｈ、各波長λにおけるカー回転角θＫが算出され、算出されたカー回転角θＫから縦Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数が得られる。
【０１３４】
図３１は、第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０を縦Ｋｅｒｒ効果を測定するように構成を変更した例を示す構成図である。図３１の磁気光学効果測定装置１０においては、検光子５、分光器７、光センサ８の配置が、サンプルＳで反射された光を検出されるように変更される。サンプルＳに入射される光の入射角は、０°より大きく９０°より小さい。更に、電磁石３は、サンプルＳの表面に平行な方向に磁場Ｈを印加するように配置される。
【０１３５】
図３１の磁気光学効果測定装置１０では、次のようにして縦Ｋｅｒｒ効果のカー定数が測定される。白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光は、ハーフミラー１７を介してサンプルＳに入射される。サンプルＳによって（縦Ｋｅｒｒ効果により偏光面が回転された上で）反射された光は、検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第２の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で各磁場Ｈ、各波長λにおけるカー回転角θＫが算出され、算出されたカー回転角θＫから縦Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数が得られる。
【０１３６】
図３２は、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０を極Ｋｅｒｒ効果を測定するように構成を変更した例を示す構成図である。図３２の磁気光学効果測定装置１０では、図２７の磁気光学効果測定装置１０にサンプルＳからの反射光を反射するハーフミラー１７が追加されると共に、検光子５、分光器７、光センサ８の配置が、ハーフミラー１７で反射された光を検出されるように変更される。サンプルＳに入射される光の入射角は０°である。更に、電磁石３は、入射光の方向と平行な方向（同一方向又は逆方向）に磁場ＨをサンプルＳに印加するように配置される。
【０１３７】
図３２の磁気光学効果測定装置１０では、次のようにして極Ｋｅｒｒ効果のカー定数が測定される。白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光は、ファラデーセル１１及びハーフミラー１７を介してサンプルＳに入射される。サンプルＳによって（極Ｋｅｒｒ効果により偏光面が回転された上で）反射された光は、ハーフミラー１７で反射されて検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出されたタイミングＡ、Ｂ（図２２参照）のそれぞれにおける光の各波長成分の光強度から、第３の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で各磁場Ｈ、各波長λにおけるカー回転角θＫが算出され、算出されたカー回転角θＫから極Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数が得られる。
【０１３８】
図３３は、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０を縦Ｋｅｒｒ効果を測定するように構成を変更した例を示す構成図である。図３３の磁気光学効果測定装置１０においては、検光子５、分光器７、光センサ８の配置が、サンプルＳで反射された光を検出されるように変更される。サンプルＳに入射される光の入射角は、０°より大きく９０°より小さい。更に、電磁石３は、サンプルＳの表面に平行な方向に磁場Ｈを印加するように配置される。
【０１３９】
図３３の磁気光学効果測定装置１０では、次のようにして縦Ｋｅｒｒ効果のカー定数が測定される。白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光は、ファラデーセル１１及びハーフミラー１７を介してサンプルＳに入射される。サンプルＳによって（縦Ｋｅｒｒ効果により偏光面が回転された上で）反射された光は、検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出されたタイミングＡ、Ｂ（図２２参照）のそれぞれにおける光の各波長成分の光強度から、第３の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で各磁場Ｈ、各波長λにおけるカー回転角θＫが算出され、算出されたカー回転角θＫから縦Ｋｅｒｒ効果についてのカー定数が得られる。
【０１４０】
また、上述の第１乃至第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０の基本的な原理は、物質中における偏光面の角度の変化を検知する偏光変化スペクトル測定装置一般に適用可能である。即ち、第１乃至第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０において、偏光面の角度の変化を起こさせる異なるメカニズムを用いれば、該メカニズムによる偏光面の角度の変化の波長依存性を測定することができる。例えば、温度及び／又は圧力に応じて偏光面を旋回させる物質について、該物質中における偏光面の旋回角度の波長依存性（偏光変化スペクトル）を測定することができる。
【０１４１】
図３４乃至図３６は、それぞれ、温度による偏光面の角度の変化を検知する偏光変化スペクトル測定装置２０の構成を示している。
詳細には、図３４は、第１の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図２参照）を温度による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示しており、図３５は、第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図１１参照）を温度による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示しており、図３６は、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図２１参照）を温度による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示している。図３４乃至図３６の偏光変化スペクトル測定装置２０では、恒温槽２１と、恒温槽２１の内部の温度を調節する温度制御装置２２とが設けられる。サンプルＳは、恒温槽２１の内部に設けられる。
【０１４２】
図３４の偏光変化スペクトル測定装置２０では、次のようにして偏光面の角度の変化の温度依存性が測定される。サンプルＳの温度（即ち、恒温槽２１の内部の温度）を所望の温度に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光がサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第１の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各温度、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１４３】
また、図３５の偏光変化スペクトル測定装置２０では、次のようにして偏光面の角度の変化の温度依存性が測定される。サンプルＳの温度（即ち、恒温槽２１の内部の温度）を所望の温度に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光がサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第２の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各温度、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１４４】
更に、図３６の偏光変化スペクトル測定装置２０では、次のようにして偏光面の角度の変化の温度依存性が測定される。サンプルＳの温度（即ち、恒温槽２１の内部の温度）を所望の温度に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光が、ファラデーセル１１を介してサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出されたタイミングＡ、Ｂ（図２２参照）のそれぞれにおける光の各波長成分の光強度から、第３の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各温度、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１４５】
図３７乃至図３９は、それぞれ、圧力による偏光面の角度の変化を検知する偏光変化スペクトル測定装置３０の構成を示している。
詳細には、図３７は、第１の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図２参照）を圧力による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示しており、図３８は、第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図１１参照）を圧力による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示しており、図３９は、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図２１参照）を圧力による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示している。図３７乃至図３９の偏光変化スペクトル測定装置２０では、圧力容器３１と、圧力容器３１の内部の圧力を調節する加圧減圧装置３２とが設けられる。サンプルＳは、圧力容器３１の内部に設けられる。
【０１４６】
図３７の偏光変化スペクトル測定装置３０では、次のようにして偏光面の角度の変化の圧力依存性が測定される。サンプルＳに印加される圧力（即ち、圧力容器３１の内部の圧力）を所望の圧力に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光がサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第１の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各圧力、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１４７】
また、図３８の偏光変化スペクトル測定装置３０では、次のようにして偏光面の角度の変化の圧力依存性が測定される。サンプルＳに印加される圧力（即ち、圧力容器３１の内部の圧力）を所望の圧力に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光がサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第２の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各圧力、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１４８】
更に、図３９の偏光変化スペクトル測定装置３０では、次のようにして偏光面の角度の変化の圧力依存性が測定される。サンプルＳに印加される圧力（即ち、圧力容器３１の内部の圧力）を所望の圧力に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光が、ファラデーセル１１を介してサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出されたタイミングＡ、Ｂ（図２２参照）のそれぞれにおける光の各波長成分の光強度から、第３の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各圧力、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１４９】
図４０乃至図４２は、それぞれ、電圧又は電流による偏光面の角度の変化を検知する偏光変化スペクトル測定装置４０の構成を示している。
詳細には、図４０は、第１の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図２参照）を電圧又は電流による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示しており、図４１は、第２の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図１１参照）を電圧又は電流による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示しており、図４２は、第３の実施形態の磁気光学効果測定装置１０（図２１参照）を電圧又は電流による偏光面の角度の変化を測定するように構成を変更した例を示している。図４０乃至図４２の偏光変化スペクトル測定装置４０では、サンプルＳに所望の電圧又は電流を印加する電源装置４１が設けられている。
【０１５０】
図４０の偏光変化スペクトル測定装置４０では、次のようにして偏光面の角度の変化の電圧依存性又は電流依存性が測定される。サンプルＳに印加される電圧又は電流を所望値に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光がサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第１の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各電圧又は電流、及び、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１５１】
また、図４１の偏光変化スペクトル測定装置４０では、次のようにして偏光面の角度の変化の電圧依存性又は電流依存性が測定される。サンプルＳに印加される電圧又は電流を所望値に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光がサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出された各波長成分の光強度から第２の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各電圧又は電流、及び、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１５２】
更に、図４２の偏光変化スペクトル測定装置４０では、次のようにして偏光面の角度の変化の電圧依存性又は電流依存性が測定される。サンプルＳに印加される電圧又は電流を所望値に設定した状態で、白色光源１及び偏光子２によって生成された白色光である直線偏光が、ファラデーセル１１を介してサンプルＳに入射される。該直線偏光は、サンプルＳにおいて偏光面の角度が変化された上で検光子５に入射される。検光子５を通過した光が分光器７に入射され、検光子５を通過した光の各波長成分の光強度が光センサ８によって検出される。更に、光センサ８によって検出されたタイミングＡ、Ｂ（図２２参照）のそれぞれにおける光の各波長成分の光強度から、第３の実施形態においてファラデー回転角θＦを算出するのと同様の手順で、各電圧又は電流、及び、各波長λにおける偏光面の回転角（即ち、偏光面の角度の変化）が算出される。
【０１５３】
以上には、本発明の様々な実施形態が説明されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明は、当業者には自明的な様々な変更をした上で実施され得る。
【符号の説明】
【０１５４】
１０：磁気光学効果測定装置
１：白色光源
２：偏光子
３：電磁石
４：励磁電源
５：検光子
６：駆動回路
７：分光器
８：光センサ
９：演算装置
１１：ファラデーセル
１２：駆動回路
１３：ディレイ回路
１４：ファンクションジェネレータ
１５：イメージインテンシファイア
１６：イメージインテンシファイア駆動回路
１７：ハーフミラー
２０、３０、４０：偏光変化スペクトル測定装置
２１：恒温槽
２２：温度制御装置
３１：圧力容器
３２：加圧減圧装置
４１：電源装置
５１、５１ａ、５２、５２ａ、５３、５３ａ：光スポット
１００：磁気光学効果測定装置
１０１：波長可変光源
１０１ａ：白色光源
１０１ｂ：分光器
１０１ｃ、１０１ｄ：スリット
１０２：偏光子
１０３：電磁石
１０４：励磁電源
１０５：検光子
１０６：駆動回路
１０７：光電変換器
１０８：増幅器
１０９：演算装置
【図１】
2013137209.tif 000004
【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】
2013137209.tif 000009
【図７Ａ】
2013137209.tif 000010
【図７Ｂ】
2013137209.tif 000011
【図８】
2013137209.tif 000012
【図９】
2013137209.tif 000013
【図１０】
2013137209.tif 000014
【図１１】
2013137209.tif 000015
【図１２】
2013137209.tif 000016
【図１３】
2013137209.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2013137209.tif 000019
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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