双芯光纤磁场传感器的制作方法

专利名称：双芯光纤磁场传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用磁性石榴石的法拉第效应的反射型双芯光纤磁场传感器。
背景技术：
现在，在通常利用的工业装置或民生机器等中，大多具有电动机或齿轮等旋转装置或旋转部分。由于科学技术的进步和对地球环境保护、节省能源的社会要求的增加，人们不断地尝试更高度且更高精度地实施对如飞机、船舶等的工业装置，或者轿车等民生机器的控制措施。为了实现更高度且更高精度地控制旋转机器、旋转装置，必须连续并正确地测定其旋转速度和旋转数。为此，首先需要廉价且大量提供能够更准确地测量旋转速度，简单便利的小型轻量型测量装置，以满足社会要求。作为测定所述旋转速度或旋转数的方法，已提出有利用电磁感应的方法，或使用利用光磁材料(磁性石槽石)的法拉第效应的光学式磁场传感器的方法。·作为利用电磁感应的方法，测量、测定飞机或汽车用发动机等的旋转速度或旋转数的旋转速度计已经被实用化。但是，利用电磁感应的旋转速度计，在测量端子与机器主体之间的传输线路(电缆)上存在容易遭受电磁噪音的严重缺陷。另外，由于在利用电磁感应的旋转速度计中使用电路，在处理有机溶剂等可燃性物质的危险物生产场所或危险物处理场所等危险物处理设施中，存在必须实施防爆措施的严重问题。与此相对，利用基于光的旋转速度测量，例如，上述利用光磁材料(磁性石榴石)的法拉第效应的光学式磁场传感器，基本上不受电磁噪音的影响。另外，具有即使是处理有机溶剂等可燃性物质的场所也不需要防爆措施的优点。利用磁性石榴石的磁场传感器，利用磁性石榴石根据外部磁场的影响，法拉第旋转角发生变化的现象。即，所述磁场传感器，其透过磁性石榴石的光的偏振面随着施加于磁性石榴石的磁场的变化而发生变化，将该偏振面的变化转换成光强度的变化，并检测、计算，从而测定旋转速度或旋转数。所述磁场传感器有透过型和反射型。透过型需要配置、排列构成部件，使信号光的入射与透过方向排列在一条直线上。因此，磁场传感器整体在信号光传播方向上拉长，因此设置场所受到制约，不能根据使用目的和设置场所进行设置、采用。作为改善这种透过型磁场传感器的缺点的结构，提出有反射型磁场传感器(例如，参见非专利文献I)。图11所示的非专利文献I的反射型磁场传感器100，其结构为在磁性石榴石101的附近配置偏振镜102，两个透镜103a、103b之间的光路上没有光纤。磁性石榴石101采用铋取代石榴石，其在1550nm波长的光下旋转角大。磁性石榴石101的厚度，作为单畴为最大生长厚度的150 μ m。为了测定与测定对象表面平行的磁场，其结构是使光从图11中的水平方向射入磁性石榴石101中，从而测定水平方向的磁场强度。在磁场测定中所使用的光，其为由图中未示出的光源输出的1550nm的连续光。该光通过偏振光控制器104调整为直线偏振光,射入磁场传感器100中。使由磁场传感器100输出的磁场强度反映为光，通过作为受光器的光电二极管(PD )转换为电压信号。现有技术文献
非专利文献非专利文献I :中松慎等“根据偏振波稳定化结构MO探针的天线电流分布的高精度测定”，电子情报通信学会论文志，B Vol. J89-BNo.9pp. 1797-1805(社)电子情报通信学会200
发明内容
本发明要解决的技术问题但是，在非专利文献I的磁场传感器100中，通过光透过一次作为磁场检测部的磁性石榴石101而检测磁场，因此为了大幅提高针对磁场的传感器灵敏度(磁场检测灵敏度)，只有提高磁性石榴石101的材料特性的方法，结果难以大幅提高传感器的灵敏度。 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的为提供一种双芯光纤磁场传感器，其具备能够大幅提闻磁场检测敏感度的双芯光纤。进一步地，本发明还提供一种双芯光纤磁场传感器，其能够提高耐振动性，并能够测定高频磁场。解决技术问题的技术手段通过下面的本发明解决上述问题。即，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，至少具备光出入射部、透镜、磁性石榴石和反射体；在所述光出入射部的光出入射端部和所述反射体之间，配置所述透镜和所述磁性石槽石；同时，所述光出入射部由两个单模光纤构成；光从一个所述光纤射出，透过所述透镜和所述磁性石榴石后，在所述反射体被反射，同时，反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石和所述透镜，射入另一所述光纤中；进一步地，所述光再次从另一所述光纤射出，透过所述透镜和所述磁性石榴石后，在所述反射体被反射，反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石和所述透镜，再次射入一个所述光纤中。本发明的双芯光纤磁场传感器，优选地设置多个所述磁性石榴石。本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述光纤中的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部上，配置有一个反射体；同时，所述两束光纤都是含有氧化铅的低双折射光纤。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时，所述光纤双折射补偿镜，具备另一所述光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述双折射元件具有相互平行的两个面；另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述双折射元件的一个面对置配置；所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；
所述光通过所述双折射元件分离成直线偏振光的寻常光和非常光；从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时，两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射；被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，在再次透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，在再次透过时作为非常光透过所述双折射元件；第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，在再次透·过时作为寻常光透过所述双折射元件，从而使两束所述直线偏振光再次合成为一束光，所述再次合成的光射入另一所述光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时，所述光纤双折射补偿镜具备另一所述光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述第一双折射元件和第二双折射元件，分别具有相互平行的两个面；另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对
置配置；使所述第一双折射元件的另一面与所述第二双折射元件的一个面相对置，配置所述第二双折射元件；所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向被设置为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度；同时，所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过所述第一双折射元件分离成直线偏振光的寻常光和非常光；接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光，与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同，接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时，两束所述直线偏振光，透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射；被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移；进一步地，从所述第二双折射元件射出的两束直线偏振光，透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；两束所述直线偏振光，通过再次射入所述第一双折射元件中，再次合成为一束光，所述再次合成的光射入另一所述光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜；
同时，所述法拉第镜具备另一所述光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述磁性石榴石的一个面对置配置；所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过透过所述磁性石榴石，其偏振光方向旋转45度；同时，所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射；被反射后的所述光，通过再次透过磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度；进一步地，所述光射入另一所述光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个(n ^ 2)上述各双芯光纤磁场传感器。进一步地,本发明的双芯光纤磁场传感器,其特征在于，在一对光纤中的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部上配置有一个反射体，所述一对光纤由前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个光纤构成。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个光纤是共同的光纤。进一步地,本发明的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤中的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部上，配置有一个反射体；同时，所述全部光纤都是含有氧化铅的低双折射光纤。另外,本发明的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时，所述光纤双折射补偿镜具备另一所述光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述双折射元件具有互相平行的两个面；另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述双折射元件的一个面对置配置；所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间；
进一步地，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过所述双折射元件分离成直线偏振光的寻常光和非常光；从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时，两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射；被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度，两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，再次透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为非常光透过所述双折射元件；第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过所述双折射元件，从而使两束所述直线偏振光再次合成为一束光；所述再次合成的光射入另一所述光纤中。另外,本发明的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时，所述光纤双折射补偿镜具备另一所述光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述第一双折射元件和所述第二双折射元件，分别具有互相平行的两个面；另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对
置配置；使所述第一双折射元件的另一面与所述第二双折射元件的一个面相对置，配置所述第二双折射元件；所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向被设置为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度；所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；
所述光通过所述第一双折射元件分离成直线偏振光的寻常光和非常光；接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同；接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时，两束所述直线偏振光，透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射；
被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移；进一步地，从所述第二双折射元件射出的两束所述直线偏振光，在透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；两束所述直线偏振光，通过再次射入所述第一双折射元件中，再次合成为一束光，所述再次合成的光射入另一所述光纤中。另外,本发明的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜； 同时，所述法拉第镜具备另一所述光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述磁性石榴石的一个面对置配置；所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过透过所述磁性石榴石，其偏振光方向旋转45度，同时，所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射；被反射的所述光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度；进一步地，所述光射入另一所述光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，具备光出入射部、透镜、磁性石槽石、反射体和λ/4波片(λ :射入所述双芯光纤磁场传感器的光的波长)；所述透镜、所述磁性石榴石和所述λ/4波片配置在所述光出入射部的光出入射端部和所述反射体之间；同时，所述光出入射部由两束保偏光纤构成，同时，所述两个保偏光纤被配置为，使所述两个保偏光纤彼此的慢轴方向相差90度；所述λ/4波片被配置为，使所述λ/4波片的晶轴方向，与任一所述保偏光纤的慢轴方向相差45度；光从一个所述保偏光纤射出，透过所述λ/4波片、所述透镜和所述磁性石榴石后，在所述反射体被反射，同时，反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石、所述透镜和所述入/4波片，射入另一所述保偏光纤中；进一步地，所述光再次从另一所述保偏光纤射出，透过所述λ/4波片、所述透镜和所述磁性石榴石后，在所述反射体被反射；反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石、所述透镜和所述λ /4波片，再次射入一个所述保偏光纤中。进一步地，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，设置有多个所述磁性石榴
O进一步地,本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述保偏光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；
同时，所述光纤双折射补偿镜具备另一所述保偏光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述双折射元件具有互相平行的两个面；另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部与所述双折射元件的一个面对
置配置；所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光作为寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述双折射元件内；从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；·同时，两束所述直线偏振光，透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射；被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，在再次透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为非常光透过所述双折射元件；第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过所述双折射元件；透过所述双折射元件的两束所述直线偏振光，射入另一所述保偏光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述保偏光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时，所述光纤双折射补偿镜具备另一所述保偏光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述第一双折射元件和所述第二双折射元件，分别具有互相平行的两个面；另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对置配置；使所述第一双折射元件的另一个面与所述第二双折射元件的一个面对置，配置所述第二双折射元件；所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向被设定为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度；同时，所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光作为寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述第一双折射元件内；接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；
设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同；接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束所述直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时，两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射；被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移； 进一步地，从所述第二双折射元件射出的两束所述直线偏振光，在透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；透过所述第一双折射元件的两束所述直线偏振光，射入另一所述保偏光纤中。另外,本发明的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在另一所述保偏光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜；同时，所述法拉第镜具备另一所述保偏光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述磁性石榴石的一个面对
置配置；所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过透过所述磁性石榴石，其偏振光方向旋转45度；同时，所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射；被反射的所述光通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度；进一步地，所述光射入另一所述保偏光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述保偏光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有λ /4波片镜；同时，所述λ/4波片镜具备另一所述保偏光纤、λ/4波片(λ :射入所述λ/4波片镜的光的波长)、透镜和反射体；另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部与所述λ /4波片的一个面对置配置；所述透镜配置在所述λ /4波片和所述反射体之间；进一步地，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过透过所述λ/4波片，转换成电向量前端的旋转方向互不相同的圆偏振光;两束所述圆偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上被反射；被反射的两束所述圆偏振光，通过再次透过所述λ/4波片，转换成电向量的振动方向相差90度的两束直线偏振光；
进一步地，两束所述直线偏振光射入另一所述保偏光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个(n ^ 2)双芯光纤磁场传感器；前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤；进一步地，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中的另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时，所述光纤双折射补偿镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 所述双折射元件具有互相平行的两个面；第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述双折射元件的一个面对置配置；所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间；进一步地，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光作为寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述双折射元件内；从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时，两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射；被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，在再次透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为非常光透过所述双折射元件；第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过所述双折射元件；透过所述双折射元件的两束所述直线偏振光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个(n ^ 2)双芯光纤磁场传感器；前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤；进一步地，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中的另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时，所述光纤双折射补偿镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；
所述第一双折射元件和所述第二双折射元件，分别具有互相平行的两个面；第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对置配置；使所述第一双折射元件的另一面与所述第二双折射元件的一个面相对置，配置所述第二双折射元件；所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向设定为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度；同时，所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间；进一步地，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光作为寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述第一双折射元件内；接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同；接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束所述直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时，两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移；进一步地，从所述第二双折射元件射出的两束所述直线偏振光，在透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过；透过所述第一双折射元件的两束所述直线偏振光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个(n ^ 2)双芯光纤磁场传感器；前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤；进一步地，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中的另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜；同时，所述法拉第镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；
第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述磁性石榴石的一个面对置配置；所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间；进一步地，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过透过所述磁性石榴石，其偏振光方向旋转45度；同时，所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射；被反射的所述光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度；进一步地，所述光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。·另外，本发明的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个(η彡2)双芯光纤磁场传感器；前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤；进一步地，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中的另一端侧光出入射端部上，配置有λ/4波片镜；同时，所述λ /4波片镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、λ /4波片(λ :射入所述λ /4波片镜的光的波长)、透镜和反射体；第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的另一端侧光出入射端部，与所述λ /4波片的一个面对置配置；所述透镜配置在所述λ /4波片和所述反射体之间；进一步地，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过透过所述λ/4波片，转换成电向量前端的旋转方向互不相同的圆偏振光;两束所述圆偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上被反射；被反射的两束所述圆偏振光，通过再次透过所述λ/4波片，转换成电向量的振动方向相差90度的两束直线偏振光；进一步地，两束所述直线偏振光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。发明效果根据本发明的双芯光纤磁场传感器，通过构成为使光在作为磁场检测部的双芯光纤磁场传感器中往返η (η ^ 2)次，能够使针对作为测定对象的磁场的传感器灵敏度(磁场检测灵敏度)达到大约η倍，其结果，能够大幅提高双芯光纤磁场传感器的磁场检测灵敏度。因此，可测定由相同电流值产生的磁场的距离，与现有的磁场传感器相比，能够扩大至大约两倍，同时，能够使同一测定位置中的电流值检测灵敏度提高至大约5倍。另外，通过将双芯光纤磁场传感器与光纤双折射补偿镜光学连接，能够抑制感应光的变动，抑制由于光纤的双折射导致的受光兀件的受光量的变动，抑制对磁场的磁场检测值的变动，还能提高耐振动性。进一步地，通过在作为传播路径的各光纤上使用旋转光纤(spunfiber)或含有氧化铅的低双折射光纤，能够减小传播路径的双折射。另外，通过将双芯光纤磁场传感器构成为应对高频磁场的测定的电路结构，能够测定高频磁场。另外，通过在光传播方向上配置多个具有相同组成及在相同方向上具有相同旋转角的磁性石榴石，双芯光纤磁场传感器的组装变得容易，同时，能够抑制对磁场的磁场检测值的变动，能够提高双芯光纤磁场传感器的耐振动性。进一步地，通过以保偏光纤构成作为双芯光纤磁场传感器的光出入射部的两束光纤，即使受到来自外部的振动，也可抑制感应光的变动，抑制对磁场值的磁场检测值的变动，从而能够进一步地提高双芯光纤磁场传感器的耐振动性。



图I是本发明的双芯光纤磁场传感器的第一实施方式的结构图。图2是本发明的双芯光纤磁场传感器的结构图。图3是表示图2的双芯光纤磁场传感器上光学连接的光纤双折射补偿镜的一例的结构图。图4是表不本发明第一实施方式的概略结构图。图5是表示本发明第二实施方式的概略结构图。图6是表不本发明第三实施方式的概略结构图。图7是表示本发明第四实施方式的概略结构图。图8是表示第四实施方式的变更例的概略结构图。图9是表示本发明第五实施方式的概略结构图。图10是表示第五实施方式的变更例的概略结构图。图11是表示现有反射型磁场传感器的一例的结构图。图12是表示本发明实施例3的概略结构图。图13是表示与本发明实施例相对的比较例的概略结构图。图14是表示图3的光纤双折射补偿镜的变更例的结构图。图15是表示图14的光纤双折射补偿镜的第一双折射元件和第二双折射元件的配置的立体图。图16是本发明的双芯光纤磁场传感器的第六实施方式的结构图。图17是表示图16的变更例的概略结构图。图18是图16的双芯光纤磁场传感器上连接光纤双折射补偿镜的概略结构图。图19是表不图16的双芯光纤磁场传感器上连接光纤双折射补偿镜的变更例的概略结构图。图20是构成图16或者后述的图25的双芯光纤磁场传感器的光出入射部的两束光纤的光出入射端部的剖面图。图21是图16所示的双芯光纤磁场传感器中的λ /4波片的立体图。图22是图16或者后述的图25所示的双芯光纤磁场传感器的另一光纤的光出入射端部，及另一端侧光出入射端部的剖面图。图23是图16的双芯光纤磁场传感器上连接法拉第镜的概略结构图。
图24是本发明的第七实施方式的概略结构图。图25是本发明的双芯光纤磁场传感器的第八实施方式的结构图。图26是图25的双芯光纤磁场传感器上连接光纤双折射补偿镜的概略结构图。图27是表示图25的双芯光纤磁场传感器上连接光纤双折射补偿镜的变更例的概略结构图。图28是图25的双芯光纤磁场传感器上连接λ/4波片镜的概略结构图。图29是图25的双芯光纤磁场传感器上连接法拉第镜的概略结构图。图30是表示实施例f 3及比较例的光学系统的结构图。
图31是表不实施例6的光学系统的结构图。
具体实施例方式(第一实施方式)下面，根据图f图4详细说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第一实施方式。此夕卜，各图所不的X轴至Z轴在各个图中对应。图I表不本发明的双芯光纤磁场传感器的第一实施方式的结构图，同时，在图2中表示将光的传播方向设为z轴，分别将与z轴垂直相交的面内的水平方向设为X轴，垂直方向设为y轴时，从双芯光纤磁场传感器I的光出入射部2到发射体5的各光学部件的结构和配置。此外，用虚线表示传播光透过各光学部件内部时的光路，用实线表示其他光路。本发明的双芯光纤磁场传感器1，如图2所示，具备透镜3、具有作为测量测定对象磁场的法拉第转子功能的磁性石榴石4的各光学部件。并且，在这些光学部件的一端侧上配置光出入射部2，同时，在光出入射部2的相反侧，夹着所述各光学部件，具有作为反射体的镜子5。即，所述光出入射部2的光出入射端部2al、2bl和所述反射体5之间，配置所述透镜3和所述磁性石榴石4。各光学部件，从光出入射部2的光出入射端部2al、2bl沿z轴方向顺次配置透镜3和磁性石槽石4。在各光学部件的各光学面上,优选施加利用电介质的防反射膜。光出入射部2由用作波导的两束光纤2a、2b构成。光纤2a、2b为在制造阶段抒成的单模旋转光纤。光纤2a、2b由光传播的芯部，和在其外周顺次设置的包层及涂层构成。光纤2a与图中未示出的振荡光的光源光学连接，传播由光源射出的光，射出至所述光学部件，同时，接收由镜子5反射的反射光，使反射光向后述的光纤双折射补偿镜6 (参见图I)传播。透镜3对射入的光进行聚光，可以使用非球面透镜、球状透镜、平凸透镜或者折射率分布透镜等。磁性石榴石4为非相反性的偏振面旋转元件，其射入透过透镜3的光，并旋转该光的偏振面，其被设置在测定对象(例如电线)的附近，通过施加来自于该测定对象的磁场，与该磁场强度成比例的旋转所述偏振面。磁性石榴石4中，作为所使用的在使用波长带宽下磁饱和时的旋转角为45度的磁性石榴石，可以使用强磁性的铋取代石榴石单晶体。另外，偏振面的旋转方向根据作为测定对象的磁场方向而变化。另外，磁性石榴石4的外形形成平板状。作为变更例，也可变更成如下结构在光传播方向上配置设置多个(三个)具有相同组成及在相同方向上具有相同旋转角的磁性石榴石。这是由于磁性石榴石为一个或三个的情况下，合计旋转角为45度或135度，组装变得容易，同时，能够抑制对磁场的磁场检测值的变动，提高双芯光纤磁场传感器I的耐振动性。此外，也可由两个磁性石榴石构成。进一步地，在磁性石榴石4的另一侧上设置镜子5。镜子5是反射镜，其反射透过磁性石槽石4的光,作为本实施方式中的一例,使用在基板表面上涂布电介质多层膜或金属膜的全反射膜。进一步地，在另一所述光纤2b上中的所述另一端侧光出入射端部2b2 (参见图3)上，配置光纤双折射补偿镜6，光纤双折射补偿镜6与另一光纤2b的一端侧2b2光学连接。根据图3详细说明光纤双折射补偿镜6。图3的X轴、y轴、z轴也与图I及图2分别一一对应。在图3中，光纤双折射补偿镜6如下构成，其具备另一光纤2b、具有互相平行的两个面7a及7b的双折射元件7、磁性石榴石8及使该磁性石榴石8磁饱和的磁铁18、一个透镜9及作为反射体的镜子10。光纤2b的另一端侧光出入射端部2b2，与双折射元件7的一个面7a对置配置。双 折射元件7是单轴性双折射元件体，其被调整为晶轴X71相对于面7a以角度0倾斜，同时，被设定为在光学面(面7a)上的晶轴与X轴平行。并且，双折射元件7具有互相平行的两个面7a、7b。作为双折射元件7，可以使用例如金红石(TiO2)、方解石(CaCO3)、钒酸钇(YVO4)、铌酸锂(LiNbO3)等。这些晶体中，尤其优选硬、不容易划伤且没有潮解性的金红石。在双折射元件7使用金红石的情况下，设定面法线和晶轴X71的角度α为47.8度。另外，为了使双折射后的寻常光和非常光平行地射出，两个面7a及7b平行设定。此外，在双折射元件7的表面上，优选施加利用电介质的防反射膜。这样，光在光纤2b和双折射元件7之间传播。磁性石榴石8是非相反性的偏振面旋转元件，其将透过双折射元件7射入的光的各直线偏振光(寻常光和非常光)的偏振面的偏振光方向，在同一方向上旋转45度,通过施加来自磁铁18的磁场，使其磁饱和。磁性石榴石8中，作为所使用的在使用波长带宽上磁饱和时的旋转角为45度的磁性石榴石，可以使用强磁性的铋取代石榴石单晶体。并且，偏振面的旋转方向，被设定为以磁铁18的磁化方向为基准的顺时针/逆时针方向。另外，磁性石榴石8的外形形成为平板状。配置时，使双折射元件7的另一面7b与磁性石榴石8的一个面8a相对置，配置双折射元件7和磁性石榴石8，。另一方面，在磁性石榴石8的另一面8b上，顺次配置透镜9和镜子10。透镜9配置在磁性石榴石8和镜子10之间，对射入的光进行准直或聚光。作为透镜9，优选使用非球面透镜、球状透镜、平凸透镜或折射率分布透镜等。镜子10是反射镜，其反射透过磁性石榴石8的光，作为本实施方式中的一例，使用在基板表面上涂布电介质多层膜或金属膜的全反射膜。由上，磁性石榴石8和透镜9配置在双折射兀件7和镜子10之间。图4表不双芯光纤磁场传感器I和光纤双折射补偿镜6光学连接的本实施方式概略结构图。下面，参照图I及图2说明双芯光纤磁场传感器I的动作。从所述光源在电流传感器主体11 (参见图I)传播的光，射入光纤2a中时，该光在光纤2a传播,从其光出入射端部2al向透镜3射出。射出时,光的光束直径以一定扩散角度扩散，并射入透镜3中。光射入透镜3并被聚光，接着射入磁性石榴石4中。由于磁性石榴石4受到来自测定对象的磁场的影响，光在射入并透过磁性石榴石4时，光的偏振面仅旋转角度Θ，所述角度Θ与来自测定对象的磁场强度成比例。从磁性石槽石4射出的光在镜子5的反射面上被反射,再次射入磁性石槽石4中，偏振面进一步被旋转。因此，偏振面通过磁性石榴石4旋转合计为2 Θ的角度。接着，透过磁性石榴石4的光射入透镜3中，透过透镜3的光从光出入射端部2b I射入另一光纤2b中。光纤2b的双折射量减小。下面，参照图3说明光纤双折射补偿镜6的动作。如前所述，光从光纤2b传播，该光以一定扩散角度从所述另一端侧光出入射端部2b2射 出，射入双折射元件7中。射入双折射元件7中的光沿晶轴方向分离，所述晶轴方向沿着X轴方向配置，分离成偏振光方向互相垂直的直线偏振光的寻常光和非常光。这里，在寻常光的传播方向上双折射元件7的厚度(晶体长度)D如数学式I所示。[数学式I]
(no2· tan20 + ne2) * dcO =——-——-——
(no2-nez) · tan#其中，no表示双折射元件7中寻常光的折射率，ne表示双折射元件7中非常光的折射率，0表示双折射元件7的晶轴X71和垂直于寻常光的传播方向的面所形成的角度，dc表示寻常光和非常光的分离宽度。如上述规定厚度D的情况下，即使每个晶体no、ne发生变动,也可以根据其设定最合适的厚度，使分离光从面7b射出。另外，如果调整晶轴X71的方向，能够使厚度D变小。此外，no、ne和dc固定且双折射元件7是金红石的情况下，理论上，α为47. 8度时，能够将厚度D抑制到最小，同时，还能够使寻常光和非常光的分离宽度最大，因此α最优选为47.8度。分离的寻常光和非常光，从双折射元件7的另一面7b射出，射入并透过磁性石榴石8。如前所述，磁性石榴石8被磁饱和，具有45度旋转角。因此，从双折射元件7射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过磁性石榴石8，其偏振光方向在同一方向上旋转45度。从磁性石榴石8射出的两束直线偏振光透过透镜9，在镜子10表面上的一点R2上，被镜子10点对称地反射到与入射角相反的一侧上，在图3的上下位置交换直线偏振光。反射后的光，再次透过透镜9。两束直线偏振光，通过再次透过磁性石榴石8，其偏振光方向在同一方向上再次旋转45度。其中的一束直线偏振光,在双折射兀件7内部成为非常光,另一束直线偏振光在双折射元件7内部成为寻常光。从磁性石槽石8射出的两束直线偏振光，再次从面7b射入双折射兀件7中。如前所述，两束直线偏振光在双折射元件7内部分别成为寻常光和非常光，仅非常光发生位移，再次合成为一束光。直线偏振光，再次射入双折射元件7，在再次透过双折射元件7时，在光第一次透过双折射元件7时作为寻常光透过的直线偏振光，再次透过时作为非常光透过双折射元件7。另一方面，在第一次透过双折射元件7时作为非常光透过的直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过双折射元件7，两束直线偏振光再次合成为一束光。再次合成的光，从双折射元件7的一个面7a射出，射入另一光纤2b中。接着，如图2所不,从另一光纤2b射出，再次射入双芯光纤磁场传感器I中的光，透过透镜3和磁性石榴石4后，在镜子5被反射，反射后，光再次透过磁性石榴石4和透镜3,再次射入一个光纤2a中。在光再次透过磁性石槽石4时,如前所述,光的偏振面以与来自测定对象的磁场强度成比例的角度Θ的2倍旋转。因此，偏振面通过磁性石榴石4旋转合计4Θ的角度。从光纤2a经过电流传感器主体11向图中未示出的受光器传播并被接收的光，被转换成电信号，由此计算所述磁场的大小。电信号与磁性石榴石4上的偏振面的合计旋转角4Θ成比例，进一步地，旋转角4 Θ与来自测定对象的磁场强度成比例。因此，通过检测电信号，能够测定来自测定对象的磁场强度。如上,通过本实施方式的双芯光纤磁场传感器1，光在作为磁场检测部的双芯光纤磁场传感器I中两次往返，因此使针对作为测定对象的磁场的传感器灵敏度(磁场检测灵敏度)达到2倍，其结果能够大幅提高双芯光纤磁场传感器I的磁场检测灵敏度。另外，双芯光纤磁场传感器1，通过与光纤双折射补偿镜6光学连接，能够抑制感应光的变动，抑制由光纤的双折射导致的受光元件的受光量的变动，抑制对于所述磁场值的磁场检测值的变动，还能提高耐振动性。进一步地，通过在作为传播路径的各光纤2a、2b上使用旋转光纤或含有氧化铅的低双折射光纤，能够减小传播路径的双折射。另外，通过将双芯光纤磁场传感器构成为应对高频磁场的测定的电路结构，能够测定高频磁场。此外，光纤双折射补偿镜6也可变更成如图14所示的结构。图14的光纤双折射补偿镜6与图3的光纤双折射 补偿镜6的不同点为在双折射元件7和磁性石榴石8的光路之间，设置第二双折射元件19。第二双折射元件19也具有相互平行的两个面19a及19b。下面，为了方便说明，将双折射元件7记为第一双折射元件7。第二双折射元件19与第一双折射元件7相同，也是单轴性双折射元件体，如图15所示，调整晶轴X191，使其相对于z轴方向以角度α，倾斜，同时，配置光学面(面19a)上的晶轴X192与y轴平行。另一方面，配置第一双折射元件7的光学面(面7a)的晶轴X72与X轴平行。因此，第二双折射元件19的晶轴X192方向被设定为从光纤2b观察时，与第一双折射元件7的晶轴X72方向相差90度。将第二双折射元件19相对于第一双折射元件7配置时，使第一双折射元件7的另一面7b，与第二双折射元件19的一个面19a相对置。因此，磁性石榴石8和透镜9配置在第二双折射元件19和镜子10之间。第二双折射元件19也可以使用金红石(Ti02)、方解石(CaC03)、钒酸钇(YVO4)、铌酸锂(LiNbO3)等。在上述晶体中，尤其优选硬、不容易划伤且没有潮解性的金红石。在第二双折射元件19使用金红石的情况下，面法线与晶轴之间的角度α / (相当于图15的晶轴Χ191方向)设定为47. 8度。另外，为了使双折射后的寻常光和非常光平行地射出，两个面19a及19b平行设定。此外，在第二双折射元件19的表面上，也优选施加利用电介质的防反射膜。下面，说明图14的光纤双折射补偿镜6的动作。光从光纤2b传播，该光从所述另一端侧光出入射端部2b2以一定扩散角度射出，射入第一双折射兀件7中。射入第一双折射兀件7中的光,分离成偏振光方向互相垂直的直线偏振光的寻常光和非常光。
分离的寻常光和非常光，从第一双折射元件7的另一个面7b射出，之后，射入第二双折射元件19中。如前所述，晶轴X192方向被设定为与晶轴X72方向相差90度。因此，在第一双折射元件7为寻常光的直线偏振光的偏振面，与晶轴X192方向平行。因此，以寻常光透过第一双折射元件7的直线偏振光，在第二双折射元件19中成为非常光，因此直线偏振光在-y轴方向上产生位移并透过。另一方面，以非常光透过第一双折射元件7的直线偏振光的偏振面，与晶轴X192垂直，因此没有产生位移，作为寻常光直进并透过第二双折射元件19。 优选地，第一双折射元件7中非常光的位移量与第二双折射元件19中非常光的位移量的合计设定为光纤2b的模场直径的2倍以上。其理由为，由于磁性石榴石8具有温度特性、波长特性，因此即使通过往返于磁性石榴石8使两束直线偏振光的旋转角偏离90度，也能够防止在第二双折射元件19及第一双折射元件7中被分离且偏离90度的成分的直线偏振光射入光纤2b中。如上，设定晶轴X72方向和晶轴X192方向，及第一双折射元件7的厚度D和第二双折射元件19的厚度D，使得在被分离的两束直线偏振光透过第一双折射元件7和第二双折射元件19时，必定呈寻常光和非常光的两个偏振光状态。这里，在寻常光的传播方向上的第二双折射元件19的厚度(晶体长度)D，与第一双折射元件7的厚度D相同，通过下述数学式2设定。[数学式2]
(no2· tan2^ + ne2) ■ dc[J =
(no2- ne2) ■ tan Φ组成图14的光纤双折射补偿镜6的光学系统，以使透过第一双折射元件7时的非常光与透过第二双折射元件19时的非常光各自的位移量相同。因此，如前所述，优选将两个双折射元件7、19的厚度设定为相同值D的同时，使两个双折射元件7、19由相同材料构成。进而，更优选地，透过第二双折射元件19时因寻常光与非常光的分离而产生的两束直线偏振光之间的光程差，被设定为与透过第一双折射元件7时因寻常光和非常光的分离而产生的两束直线偏振光之间的光程差相等。作为使各光程差相等的方法为，将第二双折射元件19的厚度和晶轴Χ191方向按照第一双折射元件7的厚度和晶轴Χ71方向设定。最简单的结构为，如前所述，将两个双折射元件7、19的厚度设定为相同值D，同时，使用使互相的晶轴Χ71、Χ191方向一致的相同材料，并且设定晶轴Χ192方向，使其与晶轴Χ72方向相差90度。通过这样的结构,在第一双折射兀件7分离时所产生的两束直线偏振光的光程差，能够更可靠地由第二双折射元件19补偿。接着，从第二双折射元件19射出的寻常光和非常光的两束直线偏振光，通过透过磁性石槽石8,偏振光方向在同一方向上旋转45度,两束直线偏振光进一步地透过透镜9,在作为反射体的镜子10表面上的一个点R2上被点对称地反射。通过点对称反射，反射前后的两束直线偏振光各自的传播位置发生交换。在图14的光纤双折射补偿镜6中,两束直线偏振光射入透镜9之前，两束直线偏振光通过两个双折射元件7、19，仅产生相同距离的位移。因此，两束直线偏振光射入透镜9之前，在第一双折射元件7分离时产生的两束直线偏振光的光程差被消除。被反射的两束直线偏振光，通过再次透过磁性石槽石8,其偏振光方向在同一方向上进一步旋转45度。因此，在镜子10上反射后，透过磁性石榴石8的两束直线偏振光的偏振面，相对于射入磁性石榴石8之前的偏振面，旋转90度。从磁性石榴石8射出的两束直线偏振光，从面19b射入第二双折射元件19中。在第二双折射元件19的内部，一束直线偏振光为非常光，在y轴方向上发生位移。另一束直线偏振光没有发生位移，作为寻常光直进。接着，两束直线偏振光，再次从面7b射入第一双折射元件7中。在第二双折射元件19中为寻常光的直线偏振光的偏振面，其与晶轴X72方向平行。因此，以寻常光透过第二双折射兀件19的直线偏振光,在第一双折射兀件7中成为非常光，因此该直线偏振光在X轴方向上发生位移。另一方面，以非常光透过第二双折射兀件19的直线偏振光的偏振面，·垂直于晶轴X72，因此没有发生位移，而是以寻常光直进并透过第一双折射元件7。由此，两束直线偏振光再次合成为一束光。再次合成的光，从第一双折射元件7的一个面7a射出，射入另一光纤2b中。以上，根据图14的光纤双折射补偿镜6，两束直线偏振光通过两个双折射元件7、19仅产生相同距离的位移。因此，通过第二双折射元件19补偿在第一双折射元件7分离时产生的两束直线偏振光的光程差，两束直线偏振光在射入透镜9之前光程差被消除。进一步地，由于光路的结构为在补偿光程差后，通过基于镜子10的反射和基于磁性石榴石8偏振面旋转90度,使得寻常光和非常光交换,相对于由光纤2b射出的光,偏振光主轴旋转90度，并且使位于庞加莱球上(*° 7 >力> ;Poincare sphere)正后方的偏振光的光射入光纤2b中。因此，通过将双芯光纤磁场传感器I与图14的光纤双折射补偿镜6光学连接，能够抑制感应光的变动，同时，通过补偿在光纤中发生的双折射，能够抑制由光纤的双折射导致的受光兀件的受光量的变动，在双芯光纤磁场传感器I中，能够抑制相对于磁场的磁场检测值的变动，还能提高耐振动性。另外，图14的光纤双折射补偿镜6也使用磁性石榴石8，即使该磁性石榴石8具有温度特性、波长特性，但由于保持了两束直线偏振光的偏振面的垂直相交性，也能补偿在光纤中发生的双折射。(第二实施方式)下面，根据图5说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第二实施方式。此外，在与所述第一实施方式相同的部分使用相同的附图标记，省略重复说明。本实施方式的双芯光纤磁场传感器与所述第一实施方式不同之处为，代替图3或图4的光纤双折射补偿镜6，将仅由透镜9和镜子10构成的镜子模块12通过另一光纤2b，与双芯光纤磁场传感器I光学连接。镜子模块12，通过在另一光纤2b中的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部2b2，配置一个作为反射体的镜子10而构成。镜子10和另一端侧光出入射端部2b2之间，配置透镜9，对射入的光进行准直或聚光。另外，图5中两束光纤2a、2b均为含有氧化铅的低双折射光纤(LBF)。如前所述，仅旋转合计2 Θ角度的光在另一光纤2b上传播，从另一端侧光出入射端部2b2透过透镜9后，在镜子10上被反射。在镜子10上被反射的光再次透过透镜9，射入另一光纤2b中，再次射入双芯光纤磁场传感器I中，最终，光的偏振面通过磁性石榴石4仅旋转合计4 Θ角度，从光纤2a经过电流传感器主体11 (参见图I)传播至图中未示出的受光器。此外，也可以考虑磨平另一端侧光出入射端部2b2，省略透镜9的镜子模块12的结构。(第三实施方式) 下面，根据图6说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第三实施方式。另外，在与所述各实施方式相同的部分使用相同的附图标记，省略重复说明。本实施方式的双芯光纤磁场传感器与所述各实施方式的不同之处为，代替第一实施方式的光纤双折射补偿镜6或第二实施方式的镜子模块12，如图6所示，将省略光纤双折射补偿镜6的双折射元件7构成的法拉第镜13，通过另一光纤2b与双芯光纤磁场传感器I光学连接。如图6所示，法拉第镜13具备另一光纤2b、磁性石榴石8及使该磁性石榴石8磁饱和的磁铁18、一个透镜9，及作为反射体的镜子10。在磁性石榴石8的另一面8b上，顺次配置透镜9和镜子10，配置光纤2b的另一端侧光出入射端部2b2，使其与磁性石榴石8的一个面8a对置配置。如前所述，仅旋转合计2 Θ角度的光，在另一光纤2b上传播，从另一端侧光出入射端部2b2射入磁性石榴石8中，偏振光方向旋转45度，透过透镜9后，在镜子10上被反射。在镜子10上被反射的光再次透过透镜9，通过透过磁性石榴石8，偏振光方向进一步地旋转45度。从磁性石槽石8射出的光,射入另一光纤2b中，再次射入双芯光纤磁场传感器I中，最终，光的偏振面通过磁性石榴石4仅旋转合计4 Θ角度，从光纤2a经过电流传感器主体11 (参见图I)传播至图中未示出的受光器。(第四实施方式)下面，根据图7说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第四实施方式。此外，在与所述各实施方式相同的部分使用相同的附图标记，省略重复说明。本实施方式的双芯光纤磁场传感器与所述各实施方式的不同之处为，如图7所不，相对于测定对象的磁场设置两个双芯光纤磁场传感器，同时，由前段的第一段双芯光纤磁场传感器I的另一所述光纤2b,和后段的第二段双芯光纤磁场传感器14的一个光纤14a构成一对光纤，在该一对光纤中的光出入射端部的另一端侧光出入射端部，光学连接有镜子模块12,所述镜子模块12配置有一个反射体,并且,所述双芯光纤磁场传感器14的另一光纤14b的另一端侧光出入射端部上,配置有光纤双折射补偿镜6。双芯光纤磁场传感器I和14的结构相同。如前所述，仅旋转合计2 Θ角度的光，在另一光纤2b上传播，从另一端侧光出入射端部2b2射入镜子模块12中，在镜子10上被反射,在光纤14a上传播,射入后段的双芯光纤磁场传感器14中。进一步地,通过后段的双芯光纤磁场传感器14仅旋转合计2 Θ角度的光,在另一光纤14b上传播,从另一端侧光出入射端部14b2在光纤双折射补偿镜6内传播后,再次通过后段的双芯光纤磁场传感器14仅旋转合计2 Θ角度,在镜子模块12上传播后,前段的双芯光纤磁场传感器I仅旋转合计2 Θ角度。因此,相对第一次从光纤2a传播至前段的双芯光纤磁场传感器I的光,偏振面仅旋转合计8Θ角度，光从光纤2a经过电流传感器主体11 (参见图I)传播至图中未示出的受光器。进一步地，本实施方式如图8所示，也可将双芯光纤磁场传感器的数量扩大至两个以上的η个(η彡2)(图8中，表示η=3的情况)。这种情况下的光的偏振面的合计旋转角为4ηθ度。根据本实施方式的双芯光纤磁场传感器,除第一实施方式的双芯光纤磁场传感器所具有的效果之外，通过光在作为磁场检测部的双芯光纤磁场传感器中往返η次的结构，能够使针对作为测定对象的磁场的传感器灵敏度(磁场检测灵敏度)达到大约η倍，能够进一步地提高双芯光纤磁场传感器的磁场检测灵敏度。进一步地，最后段的双芯光纤磁场传感器(图7中为第二段双芯光纤磁场传感器14，图8中为第η段双芯光纤磁场传感器15)的另一光纤14b、15b的光出入射端部的另一端侧光出入射端部14b2、15b2上，可以代替光纤双折射补偿镜6光学连接镜子模块12，所述镜子模块12配置有一个反射体同时，也可变更全部的光纤2a、2b、14a、14b、15a、15b，将它们更换为含有氧化铅的低双折射光纤。
另外，与最后段的双芯光纤磁场传感器(图7中为第二段双芯光纤磁场传感器14,图8中为第η段双芯光纤磁场传感器15)的另一光纤14b、15b中的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部14b2、15b2光学连接的光纤双折射补偿镜6也可更换为图6所不的法拉第镜13，还可更换为图14所示的光纤双折射补偿镜6。(第五实施方式)下面，根据图9说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第五实施方式。此外,在与所述各实施方式相同的部分使用相同的附图标记，省略重复说明。本实施方式的双芯光纤磁场传感器与所述各实施方式的不同之处为，相对于测定对象的磁场设置两个双芯光纤磁场传感器，同时，前段的双芯光纤磁场传感器I的另一光纤2b,和后段的双芯光纤磁场传感器14的一个光纤14a由共同的光纤16构成。并且,在第二段双芯光纤磁场传感器14的另一光纤14b的另一端侧光出入射端部14b2，配置有光纤双折射补偿镜6。如上所述，通过前段的双芯光纤磁场传感器I仅旋转合计2 Θ角度的光，在光纤16上传播，射入后段的双芯光纤磁场传感器14时，在此，光的偏振面也旋转合计2 Θ，在另一光纤14b上传播并在光纤双折射补偿镜6内传播后,再次通过后段的双芯光纤磁场传感器14仅旋转合计2 Θ角度，在光纤16上传播后，通过前段的双芯光纤磁场传感器I仅旋转合计2 Θ角度。因此,相对于第一次从光纤2a传播至前段的双芯光纤磁场传感器I的光,偏振面仅旋转合计8Θ角度，光从光纤2a经过电流传感器主体11 (参见图I)传播至图中未示出的受光器。进一步地，如图10所示，本实施方式也可将双芯光纤磁场传感器的数量扩大至两个以上的η个(η彡2)(图10中，表示三个的情况)。图10的结构，进一步地，双芯光纤磁场传感器14的另一光纤14b，和η段双芯光纤磁场传感器15的一个光纤15a由共同的光纤17构成。这种情况下的光的偏振面的合计旋转角为4η Θ度。根据本实施方式的双芯光纤磁场传感器，除第一实施方式的双芯光纤磁场传感器所具有的效果之外，通过光在作为磁场检测部的双芯光纤磁场传感器中往返η次的结构，能够使针对作为测定对象的磁场的传感器灵敏度(磁场检测灵敏度)达到大约η倍，能够进一步提高双芯光纤磁场传感器的磁场检测灵敏度。进一步地，最后段的双芯光纤磁场传感器(图9中为第二段双芯光纤磁场传感器14，图10中为第η段双芯光纤磁场传感器15)的另一光纤14b、15b的光出入射端部的另一端侧光出入射端部14b2、15b2上，可以代替光纤双折射补偿镜6光学连接镜子模块12，所述镜子模块12配置有一个反射体，同时，也可变更全部的光纤2a、16 (2b、14a)、14b或者17(14b、15a)、15b，将它们更换为含有氧化铅的低双折射光纤。另外，也可以将与最后段的双芯光纤磁场传感器(图9中为第二段的芯光纤磁场传感器14,图10中为第η段双芯光纤磁场传感器15)的另一光纤14b、15b中的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部14b2、15b2光学连接的光纤双折射补偿镜6更换为法拉第镜13。(第六实施方式)
下面，根据图16 图23及图31，说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第六实施方式。此外，在与所述各实施方式相同的部分使用相同的附图标记，省略重复说明，同时，图16 图23及图31所示的X轴至z轴在各图中一一对应。根据图16,本实施方式的双芯光纤磁场传感器20与所述第一实施方式的不同之处为，光出入射部2和透镜3之间具备λ /4波片21,同时,光出入射部2的两个光纤2a、2b由保偏光纤构成。在光出入射部2的光出入射端部2al、2bl和作为反射体的镜子5之间，配置透镜
3、磁性石榴石4和λ /4波片21。两个保偏光纤2a、2b，作为一例，如图20的剖面图所示，其由高折射率的芯22a、在该芯22a的周围形成同心圆形状的较低折射率的包层22c和设在包层22c内的两个应力施加部22b构成，是所谓的熊猫型光纤。如图20所示配置光纤2a，使其光出入射端部2al中的慢轴方向为X轴方向，同时，配置另一光纤2b，使其光出入射端部2bI中的慢轴方向为y轴方向。因此，配置所述两个保偏光纤2a、2b，使得它们的慢轴方向相差90度。λ/4波片21将从保偏光纤2a射入的两个直线偏振光的偏振面转换成圆偏振光。所述λ表不射入双芯光纤磁场传感器20中的光(两束直线偏振光)的波长。作为λ/4波片21，适合使用石英或λ /4波长膜、零级单板(O次単Y > —卜)、两张零级组成(O次2枚構成)的水晶板或者产生λ/4相位差的零级光学玻璃相位板。如果使用高级波片，由于波长特性和温度特性变差，所以高级的波片不适合用于λ /4波片21。如图21所示，配置λ/4波片21，使λ/4波片21的晶轴Χ211方向与χ轴或者y轴相差45度。因此，λ /4波片21被配置为使λ /4波片21的晶轴Χ211方向与保偏光纤2a、2b中任意一个的慢轴方向相差45度。如果设逆时针旋转为+方向，在图21的例子中，λ /4波片21被配置为与χ轴方向相差+45度，与y轴方向相差-45度。进一步地，通过在另一所述光纤2b中的所述另一端侧光出入射端部2b2，配置如图3所示的光纤双折射补偿镜6，通过另一光纤2b，光纤双折射补偿镜6与双芯光纤磁场传感器20光学连接(参见图18)。进一步地，通过光纤2a光学连接如图31所示的光学偏置模块33。进一步地，通过保偏光纤25,将偏振光依存型光循环器26与光学偏置模块33光学连接。光学偏置模块33由λ /4波片34、双折射元件24a、透镜24b、磁铁24c和磁性石榴石24d构成。λ/4波片34与λ/4波片21相同，由石英或λ/4波长膜、零级单板、两张零级组成的水晶板或者产生λ /4相位差的零级光学玻璃相位板构成，λ /4波片34被配置为其晶轴方向与晶轴Χ211方向(图21)相同，与χ轴或y轴相差45度。也可将λ/4波片34配置在双折射元件24a和磁性石榴石24d之间。双折射元件24a与双折射元件7 (图3)相同，是具有α =47. 8度的单轴性双折射元件，使用金红石。磁性石榴石24d为非相反性偏振面旋转元件，由强磁性的铋取代石榴石构成，所述铋取代石榴石在通过施加来自磁铁24c的磁场而达到磁饱和时具有22. 5度法拉第旋转角。磁铁24c是Sm-Co类或Nd-Fe-B类等的永磁铁，外形形成为环状，被围绕配置在磁性石榴石24d的周围。进一步地，通过光纤28，将波长为1550nm带的ASE光源27与所述偏振光依存型光循环器26光学连接。通过所述光学偏置模块33及偏振光依存性光循环器26,将各光分离为两束直线偏振光，通过光纤29、30，使用光功率计(以下表示为0ΡΜ) 31,32分别检测一束·直线偏振光。下面，说明双芯光纤磁场传感器20的动作。如图31所示，从所述光源27传播至光学偏置模块33的光,相对于光纤2a的慢轴以45度射入时,该光在光纤2a传播,从该光出入射端部2al射出至λ/4波片21 (图16)。本实施方式中，由于光纤2a是保偏光纤,在应力施加部22b (图20)的方向上产生应力，成为大的双折射，因而能够保持偏振光状态，平行于快轴的直线偏振光相对于平行于慢轴的直线偏振光传播迅速。因此，平行于快轴的直线偏振光相对于平行于慢轴的直线偏振光产生相位差，同时，两束直线偏振光从光出入射端部2al射出至λ/4波片21 (图16)。射出时，光的光束直径以一定扩散角度扩散，射入λ/4波片21中。两束直线偏振光通过透过λ/4波片21，分别转换成圆偏振光。如前所述，将λ/4波片21的晶轴Χ211 (图21)，设定为相对于χ轴倾斜+45度，相对于y轴方向倾斜_45度。因此，相对于与所述快轴平行的直线偏振光(以下表示为“直线偏振光Ff”)的电向量振动方向，晶轴X211方向在z轴方向上观察时以顺时针旋转方向倾斜45度。因此，透过λ/4波片21的直线偏振光Ff，在ζ轴方向上观察时，成为顺时针旋转的圆偏振光。另一方面，相对于从光纤2a射出的与所述慢轴平行的直线偏振光(以下，表不为“直线偏振光Fs”)的电向量振动方向，晶轴X211方向在ζ轴方向上观察时以逆时针旋转方向倾斜45度。因此，透过λ/4波片21的直线偏振光Fs，在ζ轴方向上观察，成为逆时针旋转的圆偏振光。由上，透过λ /4波片21的所述直线偏振光Ff和Fs，电向量的前端旋转方向互相不同，转变成两束圆偏振光。为方便说明，将直线偏振光Ff转变成圆偏振光的偏振光成分适当表不为圆偏振光Ff,将直线偏振光Fs转变成圆偏振光的偏振光成分适当表不为圆偏振光Fs。此外，各直线偏振光Ff、Fs间的相位差，透过λ/4波片21后不变，还保持透过前的相位差。两束圆偏振光Ff、Fs射入透镜3中并被聚光，接着射入磁性石榴石4中。磁性石榴石4受到来自测定对象的磁场的影响，但由于射入的两束偏振光成分为圆偏振光，本实施方式的磁场方向为透过磁性石槽石4时使两束圆偏振光Ff、Fs的相位差减小的方向。从磁性石槽石4射出的光(两束圆偏振光Ff、Fs)在镜子5的反射面上被反射,再次射入磁性石榴石4中，两束圆偏振光Ff、Fs的相位差进一步地减小。接着，透过磁性石榴石4的光(两束圆偏振光Ff、Fs)射入透镜3中，透过透镜3的光射入λ /4波片21中，通过再次射入，分别转变成直线偏振光Ff、Fs。在-ζ轴方向上观察时，晶轴X211方向，以逆时针旋转方向倾斜45度。因此，透过λ/4波片21的所述圆偏振光Ff,变成χ轴方向的直线偏振光Ff。另一方面,透过λ/4波片21的圆偏振光Fs,变成y轴方向的直线偏振光Fs。S卩,透过λ/4波片21的圆偏振光Ff和Fs,电向量振动方向相差90度，转变成两束直线偏振光。两束直线偏振光Ff、Fs的Ff射入光出入射端部2b I的快轴，Fs射入慢轴，在另一光纤2b传播。由于另一光纤2b如图18所示，与构成光纤双折射补偿镜6的另一光纤2b是共同的，双芯光纤磁场传感器20与光纤双折射补偿镜6光学连接。·如图22所不，扭转保偏光纤2b,使得双芯光纤磁场传感器20中的保偏光纤2b的光出入射端部2bl，与光纤双折射补偿镜6中的另一端侧光出入射端部2b2的慢轴相差90度。这仅是后面根据xyz坐标的说明，实际上也可不扭转。在光纤双折射补偿镜6中，光(两束直线偏振光Ff、Fs)从另一端侧光出入射端部2b2射出时，两束直线偏振光再次产生相位差。下面，说明光纤双折射补偿镜6的动作。如前所述，光(两束直线偏振光Ff、Fs)从光纤2b传播,该光从所述另一端侧光出入射端部2b2以一定扩散角度射出，射入双折射兀件7中。如前所述，由于光纤2b扭转90度,在双芯光纤磁场传感器20上，以Fs表述的直线偏振光的偏振光方向，在光纤双折射补偿镜6中沿着χ轴方向。因此，作为非常光透过双折射兀件7,在双折射兀件7内部发生位移。由于一束直线偏振光Ff的偏振光成分在光纤双折射补偿镜6中沿着y轴方向，因此作为寻常光透过双折射元件7，在双折射元件7内部不发生位移而透过。所述寻常光和非常光的两束直线偏振光Ff、Fs，从双折射元件7的另一面7b射出，透过磁性石槽石8时,偏振光方向在同一方向上旋转45度。从磁性石榴石8射出的两束直线偏振光Ff、Fs透过透镜9，在与入射角相反的一侧上，在镜子10表面上的一点R2，通过镜子10被点对称地反射，在图18的上下位置交换光路。被反射的两束直线偏振光Ff、Fs再次透过透镜9。进一步地,两束直线偏振光Ff、Fs,通过再次透过磁性石槽石8,偏振光方向在同一方向上再旋转45度。其中的一束直线偏振光,在双折射兀件7内部中成为非常光,另一束直线偏振光在双折射元件7内部成为寻常光。从磁性石榴石8射出的两束直线偏振光Ff、Fs，再次从面7b射入并透过双折射元件7。如前所述，两束直线偏振光Ff、Fs在双折射元件7内部分别成为寻常光和非常光，仅非常光发生位移，从双折射元件7的一个面7a射出，射入另一光纤2b的另一端侧光出入射端部2b2中。在另一端侧光出入射端部2b2上，Ff射入慢轴，Fs射入快轴。S卩，通过光纤双折射补偿镜6,在正向(Forward)为慢轴(Slow)成分的偏振光,在反向(Backward)上进入快轴。因此，在反方向上，在补偿保偏光纤2b的快轴成分和慢轴成分的相位差的方向上起作用。两束直线偏振光Ff、Fs从另一端侧光出入射端部2b2向另一光纤2b传播。从另一光纤2b射出，再次射入双光纤磁场传感器20中的光(两束直线偏振光Ff、Fs)，在透过λ /4波片21、透镜3和磁性石榴石4后，在镜子5上反射，反射后，所述光再次透过磁性石榴石4、透镜3和λ/4波片21，再次射入一个光纤2a中。如前所述，圆偏振光Ff、Fs再次透过磁性石榴石4时，两束圆偏振光Ff、Fs的相位差减小。再次射入光纤2a中的两束直线偏振光Ff、Fs,由于通过在光纤2a上传播,其相位差被补偿，仅剩余根据磁性石榴石4的磁场强度和磁场方向的相位差。面对λ/4波片34的电流传感器主体(图)的保偏光纤2a端面上，只有该相位差，通过λ/4波片34，转换成与相位差对应的直线偏振光。即，成为依赖于磁性石槽石4的磁场强度和磁场方向的法拉第旋转角的直线偏振光，成为从正方向(光从光学偏置模块33至双芯光纤磁场传感器I的传播方向)时的偏振面偏离所述旋转角的状态。之后，通过磁性石榴石24d，直线偏振光旋转
22.5度，通过双折射元件24a，分配为按照施加在双芯磁场传感器I上的磁场强度和磁场方向，的旋转角的光强度比率分配，通过受光器接受光，能够检测测定对象的磁场。如上,通过本实施方式的双芯光纤磁场传感器20,光在作为磁场检测部的双芯光纤磁场传感器20中进行2次往返，可以使针对作为测定对象的磁场的传感器灵敏度(磁场·检测灵敏度)达到2倍，其结果，能够大幅提高双芯光纤磁场传感器20的磁场检测灵敏度。另外，双芯光纤磁场传感器20，通过与光纤双折射补偿镜6光学连接，能够抑制感应光的变动，抑制由光纤的双折射导致的受光元件的受光量的变动，抑制对所述磁场值的磁场检测值的变动，还能提高耐振动性。另外，通过将双芯光纤磁场传感器20构成为应对高频磁场的电路结构，能够测定高频磁场。进一步地,双芯光纤传磁场感器20的作为光出入射部2的两个光纤2a、2b,通过由保偏光纤构成，即使受到外界的振动也能够抑制感应光的变动，抑制对磁场值的磁场检测值的变动，因此能够进一步提高双芯光纤磁场传感器的耐振动性。此外，代替光纤双折射补偿镜6，也可以将图14的光纤双折射补偿镜6或图6的法拉第镜13，通过另一光纤2b与双芯光纤磁场传感器20光学连接(分别参见图19、图23)。另外，本实施方式能够进行各种变更，例如图16所示的状态为设置I个磁性石榴石4的结构，但如图17所示，也可变更成在光传播方向上配置相同组成及在相同方向上具有相同旋转角的多个磁性石榴石4。(第七实施方式)下面，根据图24说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第七实施方式。此外，在与第六实施方式相同的部分使用相同的附图标记，省略重复说明。本实施方式的双芯光纤磁场传感器与所述第六实施方式的不同之处为，代替图18所不的光纤双折射补偿镜6,如图24所不,将λ/4波片镜22通过另一光纤2b与双芯光纤磁场传感器20光学连接。如图24所示，λ /4波片镜22具备另一所述保偏光纤2b、λ /4波片21、一个透镜9及作为反射体的镜子10。使光纤2b的另一端侧光出入射端部2b2与λ /4波片21的一个面对置配置。在λ/4波片21和镜子10之间配置透镜9。如第六实施方式所说明，两束直线偏振光Ff、Fs,从双芯光纤磁场传感器20传播至另一光纤2b,从另一端侧光出入射端部2b2射出，透过λ /4波片21时,分别转换成电向量的前端旋转方向互不相同的圆偏振光Ff、Fs。光(两束直线偏振光Ff、Fs)射入透镜9中并被聚光，透过透镜9后，在镜子10表面被反射。由镜子10反射的两束圆偏振光Ff、Fs通过再次透过透镜9，透过λ/4波片21，转换成电向量的振动方向相差90度的两束直线偏振光Ff、Fs。两束直线偏振光Ff、Fs射入另一光纤2b中，再次射入双芯光纤磁场传感器20中。根据以上结构，本实施方式具有与第六实施方式相同的效果。(第八实施方式)下面，根据图25 图29，说明本发明的双芯光纤磁场传感器的第八实施方式。此夕卜，在与所述第六或者第七实施方式相同的部分使用相同的附图标记，省略重复说明。本实施方式的双芯光纤磁场传感器与所述各实施方式的不同之处为，相对于测定对象的磁场设置多个(图25 图29中为两个)双芯光纤磁场传感器20、23，同时，前段的双芯光纤磁场传感器20的另一光纤2b,和后段的双芯光纤磁场传感器23的一个光纤23a由共同的光纤构成。 进一步地，配置一个光纤23a，使其如图20所示，光出入射端部23al的慢轴方向成为X轴方向，同时，配置另一光纤23b,使其如图20所不,光出入射端部23bI的慢轴方向成为y轴方向。因此，所述两个光纤(保偏光纤)23a、23b被配置为各自的慢轴方向相差90度。进一步地，在另一光纤23b的另一端侧光出入射端部23b2，配置有光纤双折射补偿镜6。如图22所不,扭转保偏光纤23b,使得双芯光纤磁场传感器23中的保偏光纤23b的出入射端部23b I，与光纤双折射补偿镜6中的另一端侧光出入射端部23b2各自的慢轴相差90度。这也仅是方便后面根据xyz坐标的说明，实际上也可不扭转。进一步地，本实施方式也可将双芯光纤磁场传感器的数量扩大至两个以上的η个(n ^ 2)。根据本实施方式的双芯光纤磁场传感器,除第六实施方式的双芯光纤磁场传感器所具有的效果之外，通过光在作为磁场检测部的双芯光纤磁场传感器中往返η次的结构，能够使针对作为测定对象的磁场的传感器灵敏度(磁场检测灵敏度)达到大约η倍，能够进一步提高双芯光纤磁场传感器的磁场检测灵敏度。进一步地，由于光纤(图26 图29中为2a、2b、23a23b)由保偏光纤构成，因此即使相对于测定对象的磁场设置多个双芯光纤磁场传感器，也能够进行低损失、耐振动特性优异的磁场检测。进一步地，最后段的双芯光纤磁场传感器(图26中为第二段双芯光纤磁场传感器23)的另一光纤23b中的光出入射端部的另一端侧光出入射端部23b2上，代替光纤双折射补偿镜6，也可以光学连接图14的光纤双折射补偿镜6或图6的法拉第镜13，或者图24的入/4波片镜22 (分别参见图27、图29及图28)。此外，图25及图26所示的状态为设置I个磁性石榴石4的结构，也可如图17所示，变更在光传播方向上配置相同组成及在相同方向上具有相同旋转角的多个磁性石榴石4。(实施例1-3)下面，根据图4、图7及图12，说明本发明的双芯光纤磁场传感器的实施例。实施例I是使用所述图4所示的光纤双折射补偿镜的双芯光纤磁场传感器的实施例，实施例2是图7所示的，相对于测定对象的磁场设置两个双芯光纤磁场传感器的结构。另外，实施例3如图12所示，设置三个构成双芯光纤磁场传感器I的磁性石榴石，而且三个磁性石榴石的合计旋转角为135度的双芯光纤磁场传感器。各实施例的光纤(2a、2b，并且实施例2的情况下为14a、14b),由含有氧化铅的低双折射光纤(LBF)构成。设该各实施例的双芯光纤磁场传感器中的测定对象为电线，同时，使输入到所述电线的电流为输入电流(A)，检测出的电流为表示电流(A)，及表示电流(A)除以输入电流(A)的值为灵敏度(倍)，将测量的结果表示在表I中。此外，通过各实施例，输入电流统一成50Hz、0. 5 (A)的交流电流。进一步地，通过所述光纤2a光学连接图30表示的光学偏置模块24。进一步地，通过保偏光纤25,将偏振光依存型光循环器26与光学偏置模块24光学连接。光学偏置模块24由双折射元件24a、透镜24b、磁铁24c和磁性石榴石24d构成。双折射元件24a与双折射元件7相同，是具有α =47. 8度的单轴性双折射元件，使用金红 石。磁性石榴石24d为非相反性的偏振面旋转元件，由强磁性的铋取代石榴石构成，所述铋取代石榴石通过施加来自磁铁24c的磁场达到磁饱和时，具有22. 5度法拉第转角。磁铁24c是Sm-Co类或Nd-Fe-B类等的永磁铁，外形形成为环状，被围绕配置在磁性石榴石24d的周围。进一步地，通过光纤28，波长1550nm带的ASE光源27与所述偏振光依存型光循环器26光学连接。通过所述光学偏置模块24及偏振光依存性光循环器26,将各光分离为两束直线偏振光，通过光纤29、30使用光功率计(以下表示为0PM)31、32分别检测一束直线偏振光。表I
I输入电流(A) I表示电流(A) I灵敏度(倍)^
实施例 I 0Γδ160320
实施例 2 0Γδ255δΤ
实施例 3 0Γδ5001000
比较例0Γδ85170从表I的结果可知，实施例3结构的双芯光纤磁场传感器的传感器灵敏度提高得最大。并且，明确了实施例2的传感器灵敏度的提高次之，传感器灵敏度的提高最小的结构是实施例I。因此，明确了增加双芯光纤磁场传感器I内的磁性石槽石的方法，与相对于测定对象多段设置多个双芯光纤磁场传感器的方法相比，更加有效提高传感器灵敏度。(比较例)进一步地，作为比较例，如图13所示，从实施例I的双芯光纤磁场传感器去除光纤双折射补偿镜6及另一光纤2b，光在作为磁场检测部的磁场传感器I上仅传播往返I次的结构的磁场传感器，与实施例1-3同样，测量其输入电流(A)、表示电流(A)及灵敏度(倍)。其结果表不在表I中。由表I的结果可知，实施例I与比较例I相比，可确认实施例I的传感器灵敏度是比较例I的传感器敏感度的大约2倍。进一步地，实施例2及实施例3与比较例I相比，可确认实施例2及实施例3的传感器灵敏度大幅提高。工业实用性 本发明的双芯光纤磁场传感器，能够用于无线便携式终端的基板电路的设计，或用于高精度地评价、设计天线元件及框体基板上的电流分布的振幅和相位这两方面的磁场测定。
权利要求
1.一种双芯光纤磁场传感器，其特征在于，该双芯光纤磁场传感器至少具备光出入射部、透镜、磁性石榴石和反射体； 在所述光出入射部的光出入射端部和所述反射体之间，配置所述透镜和所述磁性石榴石；同时， 所述光出入射部由两束单模光纤构成； 光从一个所述光纤射出，透过所述透镜和所述磁性石榴石后，在所述反射体被反射，同时，反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石和所述透镜，射入另一所述光纤中； 进而，所述光再次从另一所述光纤射出，透过所述透镜和所述磁性石榴石后，在所述反射体被反射，反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石和所述透镜，再次射入一个所述光纤中。
2.如权利要求I所述的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，设置多个所述磁性石榴石。
3.如权利要求I或2所述的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述光纤中的所述光出入端部的另一端侧光出入射部上，配置有一个反射体；同时， 所述两个光纤均是含有氧化铅的低双折射光纤。
4.如权利要求I或2所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜，具备另一所述光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 所述双折射元件具有相互平行的两个面； 另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述双折射元件的一个面对置配置； 所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过所述双折射元件分离成直线偏振光的寻常光和非常光； 从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光，透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度； 两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，在透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为非常光透过所述双折射元件； 第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过所述双折射元件； 据此，使两束所述直线偏振光再次合成为一束光； 所述再次合成的光射入另一所述光纤中。
5.如权利要求I或2所述的双芯光纤磁场传感器，其特征在于，在另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜具备另一所述光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度的旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述第一双折射元件和所述第二双折射元件，分别具有相互平行的两个面； 另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对置配置； 使所述第一双折射元件的另一面与所述第二双折射元件的一个面相对置，配置所述第二双折射元件； 所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向被设置为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度；同时，所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出；所述光通过所述第一双折射元件分离成直线偏振光的寻常光和非常光； 接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同， 接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束所述直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光，透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度； 两束所述直线偏振光再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移； 进而，从所述第二双折射元件射出的两束直线偏振光，透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 两束所述直线偏振光，通过再次射入所述第一双折射元件中，再次合成为一束光，所述再次合成的光射入另一所述光纤中。
6.如权利要求I或2所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜；同时， 所述法拉第镜具备另一所述光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述磁性石榴石的一个面对置配置； 所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向旋转45度；同时， 所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射； 被反射后的所述光，通过再次透过磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度；进而，所述光射入另一所述光纤中。
7.一种双芯光纤磁场传感器，其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个权利要求I或2所述的双芯光纤磁场传感器，η≥2。
8.如权利要求7所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在一对光纤中的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部上，配置有一个反射体；所述一对光纤由前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个光纤构成。
9.如权利要求7所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个光纤是共同的光纤。
10.如权利要求7至9中任意一项所述的双芯光纤磁场传感器，其特征在于， 在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤上的所述光出入射端部的另一端侧光出入射端部上，配置有一个反射体；同时， 所述全部光纤均是含有氧化铅的低双折射光纤。
11.如权利要求7至9中任意一项所述的双芯光纤磁场传感器，其特征在于， 在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜具备另一所述光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 所述双折射元件具有互相平行的两个面； 另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述双折射元件的一个面对置配置； 所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过所述双折射元件分离成直线偏振光的寻常光和非常光； 从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一点上被点对称地反射；被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度， 两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，再次透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为非常光透过所述双折射元件； 第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过所述双折射元件， 由此，使两束所述直线偏振光再次合成为一束光； 所述再次合成的光射入另一所述光纤中。
12.如权利要求7至9中任意一项所述的双芯光纤磁场传感器，其特征在于， 在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜具备另一所述光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述第一双折射元件和所述第二双折射元件，分别具有互相平行的两个面； 另一所述光纤的所述另一端侧的光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对置配置； 使所述第一双折射元件的另一面，与所述第二双折射元件的一个面相对置，配置所述第二双折射元件； 所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向被设置为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度； 所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过所述第一双折射元件，分离成直线偏振光的寻常光和非常光； 接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同； 接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光，透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度； 两束所述直线偏振光再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移； 进而，从所述第二双折射元件射出的两束所述直线偏振光，在透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 两束所述直线偏振光，通过再次射入所述第一双折射元件中，再次合成为一束光，所述再次合成的光射入另一所述光纤中。
13.如权利要求7至9中任意一项所述的双芯光纤磁场传感器，其特征在于， 在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜；同时， 所述法拉第镜具备另一所述光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部与所述磁性石榴石的一个面对置配置； 所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向旋转45度；同时， 所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的所述光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度；进而，所述光射入另一所述光纤中。
14.一种双芯光纤磁场传感器,其特征在于,该双芯光纤磁场传感器至少具备光出入射部、透镜、磁性石槽石、反射体、λ/4波片；其中，λ为射入所述双芯光纤磁场传感器的光的波长; 所述透镜、所述磁性石榴石和所述λ /4波片配置在所述光出入射部的光出入射端部和所述反射体之间；同时， 所述光出入射部由两个保偏光纤构成，同时，所述两个保偏光纤被配置为使所述两个保偏光纤彼此的慢轴方向相差90度； 所述λ/4波片被配置为使所述λ/4波片的晶轴方向与任一所述保偏光纤的慢轴方向相差45度； 光从一个所述保偏光纤射出，透过所述λ/4波片、所述透镜和所述磁性石榴石后，在 所述反射体被反射，同时，反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石、所述透镜和所述λ /4波片，射入另一所述保偏光纤中； 进而，所述光再次从另一所述保偏光纤射出，透过所述λ/4波片、所述透镜和所述磁性石榴石后，在所述反射体被反射，反射后，所述光再次透过所述磁性石榴石、所述透镜和所述λ/4波片，再次射入一个所述保偏光纤中。
15.如权利要求14所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,设置有多个所述磁性石榴石。
16.如权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在另一所述保偏光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜具备另一所述保偏光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 所述双折射元件具有互相平行的两个面； 另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述双折射元件的一个面对置配置； 所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光作为寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述双折射元件内； 从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光，透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度； 两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，在再次透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为非常光透过所述双折射元件； 第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过所述双折射元件；透过所述双折射元件的两束所述直线偏振光，射入另一所述保偏光纤中。
17.如权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在另一所述保偏光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜具备另一所述保偏光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体；所述第一双折射元件和所述第二双折射元件，分别具有互相平行的两个面； 另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对置配置； 使所述第一双折射元件的另一个面与所述第二双折射元件的一个面对置，配置所述第二双折射元件； 所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向被设定为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度；同时， 所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光作为寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述第一双折射元件内； 接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同； 接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束所述直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度； 两束所述直线偏振光，再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移； 进而，从所述第二双折射元件射出的两束所述直线偏振光，在透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 透过所述第一双折射元件的两束所述直线偏振光，射入另一所述保偏光纤中。
18.如权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于， 在另一所述保偏光纤中的所述另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜；同时， 所述法拉第镜具备另一所述保偏光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述磁性石榴石的一个面对置配置； 所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间；进而，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向旋转45度；同时， 所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的所述光通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度； 进而，所述光射入另一所述保偏光纤中。
19.如权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器,其特征在于,在另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部上，配置有λ/4波片镜；同时， 所述λ/4波片镜具备另一所述保偏光纤、λ/4波片、透镜和反射体；其中，λ为射入所述λ /4波片镜的光的波长； 另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部与所述λ/4波片的一个面对置配置； 所述透镜配置在所述λ/4波片和所述反射体之间； 进而，所述光从另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过透过所述λ/4波片，转换成电向量前端的旋转方向互不相同的圆偏振光； 两束所述圆偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上被反射； 被反射的两束所述圆偏振光，通过再次透过所述λ/4波片，转换成电向量的振动方向相差90度的两束直线偏振光； 进而，两束所述直线偏振光射入另一所述保偏光纤中。
20.—种双芯光纤磁场传感器,其特征在于,相对于测定对象的磁场,设有η个权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器，n ^ 2 ； 前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤； 进而，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 所述双折射元件具有互相平行的两个面； 第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述双折射元件的一个面对置配置； 所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光，以寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述双折射元件内； 从所述双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度； 两束所述直线偏振光，再次射入所述双折射元件中，在再次透过所述双折射元件时，所述光第一次透过所述双折射元件时作为所述寻常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为非常光透过所述双折射元件； 第一次透过所述双折射元件时作为所述非常光透过的所述直线偏振光，再次透过时作为寻常光透过所述双折射元件； 透过所述双折射元件的两束所述直线偏振光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。
21.—种双芯光纤磁场传感器,其特征在于,相对于测定对象的磁场,设有η个权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器，n ^ 2 ； 前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤； 进而，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的另一端侧光出入射端部上，配置有光纤双折射补偿镜；同时， 所述光纤双折射补偿镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、第一双折射元件、第二双折射元件、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 所述第一双折射元件和所述第二双折射元件，分别具有互相平行的两个面； 第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述第一双折射元件的一个面对置配置； 使所述第一双折射元件的另一面与所述第二双折射元件的一个面相对置，配置所述第二双折射元件； 所述第二双折射元件的光学面上的晶轴方向被设定为与所述第一双折射元件的光学面上的晶轴方向相差90度；同时， 所述磁性石榴石和所述透镜配置在所述第二双折射元件和所述反射体之间； 进而，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光作为寻常光和非常光的两束直线偏振光透过所述第一双折射元件内； 接着，从所述第一双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光，在透过所述第二双折射元件时，以寻常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第一双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 设定透过所述第一双折射元件时的所述非常光与透过所述第二双折射元件时的所述非常光的各位移量相同； 接着，从所述第二双折射元件射出的所述寻常光和所述非常光的两束所述直线偏振光，通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向在同一方向上旋转45度；同时， 两束所述直线偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的两束所述直线偏振光，通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向在同一方向上再旋转45度；两束所述直线偏振光再次透过所述第二双折射元件时，仅一束所述直线偏振光发生位移； 进而，从所述第二双折射元件射出的两束所述直线偏振光，透过所述第一双折射元件时，以寻常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以非常光透过；同时，以非常光透过所述第二双折射元件的所述直线偏振光以寻常光透过； 透过所述第一双折射元件的两束所述直线偏振光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。
22.—种双芯光纤磁场传感器,其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器，n ^ 2 ； 前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤； 进而，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的另一端侧光出入射端部上，配置有法拉第镜；同时， 所述法拉第镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、磁饱和时具有45度旋转角的磁性石榴石、使所述磁性石榴石磁饱和的磁铁、透镜和反射体； 第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部，与所述磁性石榴石的一个面对置配置； 所述透镜配置在所述磁性石榴石和所述反射体之间； 进而，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过透过所述磁性石槽石，其偏振光方向旋转45度；同时， 所述光透过所述透镜，在所述反射体表面上的一个点上被点对称地反射； 被反射的所述光通过再次透过所述磁性石榴石，其偏振光方向再旋转45度； 进而，所述光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。
23.—种双芯光纤磁场传感器,其特征在于，相对于测定对象的磁场，设有η个权利要求14或15所述的双芯光纤磁场传感器，n ^ 2 ； 前段的所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤，和后段的所述双芯光纤磁场传感器的一个保偏光纤是共同的保偏光纤； 进而，在第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的另一端侧光出入射端部上，配置有λ/4波片镜；同时， 所述λ /4波片镜具备第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤、λ /4波片、透镜和反射体；其中，λ为射入所述λ/4波片镜的光的波长； 第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的另一端侧光出入射端部，与所述λ /4波片的一个面对置配置； 所述透镜配置在所述λ/4波片和所述反射体之间； 进而，所述光从第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤的所述另一端侧光出入射端部射出； 所述光通过透过所述λ/4波片，转换成电向量前端的旋转方向互不相同的圆偏振光； 两束所述圆偏振光透过所述透镜，在所述反射体表面上被反射；被反射的两束所述圆偏振光，通过再次透过所述λ/4波片，转换成电向量的振动方向相差90度的两束直线偏振光； 进而，两束所述直线偏振光射入第η个所述双芯光纤磁场传感器的另一所述保偏光纤中。
全文摘要
本发明提供一种双芯光纤磁场传感器，该双芯光纤磁场传感器能够大幅提高磁场检测敏感度，同时，能够提高耐振动性，减小磁场检测值相对于温度的变动(改善温度特性)，测定高频磁场。双芯光纤磁场传感器至少具备光出入射部、透镜、磁性石榴石和反射体；其结构为在光出入射部的光出入射端部和反射体之间，配置透镜和磁性石榴石；光从一个光纤射出，透过所述透镜和所述磁性石榴石后，被反射体反射，同时，反射后，光再次透过磁性石榴石和透镜，射入另一光纤中。进一步地，所述光再一次从另一所述光纤射出，透过透镜和磁性石榴石后，被反射体反射，反射后，所述光再次透过磁性石榴石和透镜，再次射入一个光纤中。
文档编号G01R33/032GK102959422SQ201180031208
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月23日 优先权日2010年6月24日
发明者今野良博, 佐佐木胜 申请人:Adamant工业株式会社