JPH102946A - 磁界センサ - Google Patents
磁界センサInfo
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- JPH102946A JPH102946A JP8152069A JP15206996A JPH102946A JP H102946 A JPH102946 A JP H102946A JP 8152069 A JP8152069 A JP 8152069A JP 15206996 A JP15206996 A JP 15206996A JP H102946 A JPH102946 A JP H102946A
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- JP
- Japan
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- light
- light beam
- magnetic field
- probe
- polarization
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微小領域の磁界を正確にかつ高速に検出する
ことができる磁界センサを提供する。 【解決手段】 本発明の磁界センサは、光源１と、これ
から出射される光線を受けて平行光線とする第１のレン
ズ系２と、これからの光線を受ける偏光分離器３と、こ
れを透過した光線を受けこの光線の偏波面を約２２．５
度回転させて出射するバイアスファラデー回転子４と、
これからの光線を収束する第２のレンズ系５と、これか
らの光線を受けてこの光線に対して磁界により内部を進
行する光線の偏波面を回転させるファラデー回転プロー
ブ６と、これからの光線を反射する反射体７と、この反
射体７により反射される光線がファラデー回転プローブ
６と第２のレンズ系５とバイアスファラデー回転子４と
を透過して偏光分離器３により分離された後にこの光線
を受けて当該光線の偏波面の回転角度を検出する光検出
器８とを具備する。
ことができる磁界センサを提供する。 【解決手段】 本発明の磁界センサは、光源１と、これ
から出射される光線を受けて平行光線とする第１のレン
ズ系２と、これからの光線を受ける偏光分離器３と、こ
れを透過した光線を受けこの光線の偏波面を約２２．５
度回転させて出射するバイアスファラデー回転子４と、
これからの光線を収束する第２のレンズ系５と、これか
らの光線を受けてこの光線に対して磁界により内部を進
行する光線の偏波面を回転させるファラデー回転プロー
ブ６と、これからの光線を反射する反射体７と、この反
射体７により反射される光線がファラデー回転プローブ
６と第２のレンズ系５とバイアスファラデー回転子４と
を透過して偏光分離器３により分離された後にこの光線
を受けて当該光線の偏波面の回転角度を検出する光検出
器８とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁界を検出する磁
界センサに関し、特に半導体デバイス等を流れる電流に
よって発生する微小領域の磁界を検出する磁界センサに
関する。
界センサに関し、特に半導体デバイス等を流れる電流に
よって発生する微小領域の磁界を検出する磁界センサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高速化および高集積化
にともない、半導体デバイスの電気的動特性の試験およ
び評価の必要性が増している。ここで、半導体デバイス
の内部を流れる電流を正確に検出するためには、該半導
体デバイスの内部を流れる電流に擾乱を与えることなく
計測することが必要であり、従って、非接触で該電流を
検出することが望ましい。
にともない、半導体デバイスの電気的動特性の試験およ
び評価の必要性が増している。ここで、半導体デバイス
の内部を流れる電流を正確に検出するためには、該半導
体デバイスの内部を流れる電流に擾乱を与えることなく
計測することが必要であり、従って、非接触で該電流を
検出することが望ましい。
【０００３】従来、半導体デバイス等の被測定物の内部
を流れる電流により被測定物が発生する電界を、電界セ
ンサを用いて、電気光学効果により光学的に検出するこ
とにより、該電流を計測していた。また、ここで用いら
れる電界センサは、電気光学プローブを有しており、か
つ、電気光学プローブにはＬｉＮｂＯ3 結晶が多く用い
られてきた。また、半導体デバイスなどの被測定物の内
部を流れる電流を間接的に検出するための電気光学プロ
ーブは、被測定物の電極から出るフリンジ電界によっ
て、これに近接させた電気光学プローブに使われる結晶
に複屈折が発生する現象をもって検出していた。
を流れる電流により被測定物が発生する電界を、電界セ
ンサを用いて、電気光学効果により光学的に検出するこ
とにより、該電流を計測していた。また、ここで用いら
れる電界センサは、電気光学プローブを有しており、か
つ、電気光学プローブにはＬｉＮｂＯ3 結晶が多く用い
られてきた。また、半導体デバイスなどの被測定物の内
部を流れる電流を間接的に検出するための電気光学プロ
ーブは、被測定物の電極から出るフリンジ電界によっ
て、これに近接させた電気光学プローブに使われる結晶
に複屈折が発生する現象をもって検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここで、半導体デバイ
スの試験及び評価のためには、被測定物の内部を流れる
電流信号波形を該半導体デバイスの周辺に誘起される磁
界として検出する方が、前述の電界センサを用いてフリ
ンジ電界を測定することより、本質的であることは論を
待たない。
スの試験及び評価のためには、被測定物の内部を流れる
電流信号波形を該半導体デバイスの周辺に誘起される磁
界として検出する方が、前述の電界センサを用いてフリ
ンジ電界を測定することより、本質的であることは論を
待たない。
【０００５】しかしながら、従来、このような磁界セン
サはなかった。
サはなかった。
【０００６】そこで、本発明は、このような背景の下
に、被測定物の内部を流れる電流が誘起する微小領域に
おける磁界を検出することができる磁界センサを提供す
ることを目的とする。
に、被測定物の内部を流れる電流が誘起する微小領域に
おける磁界を検出することができる磁界センサを提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、光源と、この光源から出射される光線を
受けて平行光線とする第１のレンズ系と、この第１のレ
ンズ系からの光線を受ける偏光分離器と、この偏光分離
器を透過した光線を受けこの光線の偏波面を約２２．５
度回転して出射するバイアスファラデー回転子と、この
バイアスファラデー回転子からの光線を収束する第２の
レンズ系と、この第２のレンズ系からの光線を受けてこ
の光線に対して磁界により内部を進行する光線の偏波面
を回転させるファラデー回転プローブと、このファラデ
ー回転プローブからの光線をこのファラデー回転プロー
ブの方向へ反射する反射体と、この反射体により反射さ
れる光線が前記ファラデー回転プローブと前記第２のレ
ンズ系と前記バイアスファラデー回転子とを透過して前
記偏光分離器により分離された後にこの光線を受けて当
該光線の偏波面の回転角度を検出する光検出器とを具備
する。
決するために、光源と、この光源から出射される光線を
受けて平行光線とする第１のレンズ系と、この第１のレ
ンズ系からの光線を受ける偏光分離器と、この偏光分離
器を透過した光線を受けこの光線の偏波面を約２２．５
度回転して出射するバイアスファラデー回転子と、この
バイアスファラデー回転子からの光線を収束する第２の
レンズ系と、この第２のレンズ系からの光線を受けてこ
の光線に対して磁界により内部を進行する光線の偏波面
を回転させるファラデー回転プローブと、このファラデ
ー回転プローブからの光線をこのファラデー回転プロー
ブの方向へ反射する反射体と、この反射体により反射さ
れる光線が前記ファラデー回転プローブと前記第２のレ
ンズ系と前記バイアスファラデー回転子とを透過して前
記偏光分離器により分離された後にこの光線を受けて当
該光線の偏波面の回転角度を検出する光検出器とを具備
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基いて詳細に説明する。
面に基いて詳細に説明する。
【０００９】図１は、本発明の実施の形態にかかる磁界
センサを示す概略図である。
センサを示す概略図である。
【００１０】図１に示すように、本実施の形態の磁界セ
ンサは、光源１と、第１のレンズ系２と、偏光分離器３
と、バイアスファラデー回転子４と、第２のレンズ系５
と、ファラデー回転プローブ６と、反射体７と、光検出
器８とを具備する。
ンサは、光源１と、第１のレンズ系２と、偏光分離器３
と、バイアスファラデー回転子４と、第２のレンズ系５
と、ファラデー回転プローブ６と、反射体７と、光検出
器８とを具備する。
【００１１】前記ファラデー回転プローブ６は、半導体
デバイスなどの被測定物９に近くに配置される。前記第
１のレンズ系２は、光源１から出射される光線を受けて
平行光線とする。前記偏光分離器３は、第１のレンズ系
２からの光線を受ける。前記バイアスファラデー回転子
４は、偏光分離器３を透過した光線を受けこの光線の偏
波面を約２２．５度回転させて出射する。前記第２のレ
ンズ系５は、バイアスファラデー回転子４からの光線を
収束する。前記ファラデー回転プローブ６は、第２のレ
ンズ系５からの光線を受けてこの光線に対して前記被測
定物９が発生している磁界により内部を進行する光線の
偏波面を回転させる。前記反射体７は、ファラデー回転
プローブ６からの光線をこのファラデー回転プローブ６
の方向へ反射する。この反射体７により反射される光線
が前記ファラデー回転プローブ６と前記第２のレンズ系
５と前記バイアスファラデー回転子４とを透過して前記
偏光分離器３により分離される。この偏光分離器３によ
り分離された光線を受けるように前記光検出器８が配置
されている。この光検出器８は、入射される光線の偏波
面の回転角度を検出する。
デバイスなどの被測定物９に近くに配置される。前記第
１のレンズ系２は、光源１から出射される光線を受けて
平行光線とする。前記偏光分離器３は、第１のレンズ系
２からの光線を受ける。前記バイアスファラデー回転子
４は、偏光分離器３を透過した光線を受けこの光線の偏
波面を約２２．５度回転させて出射する。前記第２のレ
ンズ系５は、バイアスファラデー回転子４からの光線を
収束する。前記ファラデー回転プローブ６は、第２のレ
ンズ系５からの光線を受けてこの光線に対して前記被測
定物９が発生している磁界により内部を進行する光線の
偏波面を回転させる。前記反射体７は、ファラデー回転
プローブ６からの光線をこのファラデー回転プローブ６
の方向へ反射する。この反射体７により反射される光線
が前記ファラデー回転プローブ６と前記第２のレンズ系
５と前記バイアスファラデー回転子４とを透過して前記
偏光分離器３により分離される。この偏光分離器３によ
り分離された光線を受けるように前記光検出器８が配置
されている。この光検出器８は、入射される光線の偏波
面の回転角度を検出する。
【００１２】この光検出器８は、入射される光線を電気
信号に変換してこの電気信号をアンプを介して表示装置
１１に与える。
信号に変換してこの電気信号をアンプを介して表示装置
１１に与える。
【００１３】前記ファラデー回転プローブ６を通る光線
は、前記被測定物９が発生している磁界の強度に応じ
て、その往復の過程で偏波面が回転する。このファラデ
ー回転プローブ６を出射した光線は、第２のレンズ系５
によって再び平行光線となり、バイアスファラデー回転
子４を通過する際に偏波面がさらに約２２．５度回転す
る。すなわち、バイアスファラデー回転子４を２回目に
通過した後の偏波面がこのバイアスファラデー回転子４
に最初に入射した光線の偏波面に対してなす角度は、２
回のバイアスファラデー回転子４の通過による回転角度
（約４５度）と、ファラデー回転プローブ６による回転
角との和となる。したがって、前記光検出器８は、前記
ファラデー回転プローブ６が受ける磁界の強度に応じた
光線の偏波面の回転角度を検出する。
は、前記被測定物９が発生している磁界の強度に応じ
て、その往復の過程で偏波面が回転する。このファラデ
ー回転プローブ６を出射した光線は、第２のレンズ系５
によって再び平行光線となり、バイアスファラデー回転
子４を通過する際に偏波面がさらに約２２．５度回転す
る。すなわち、バイアスファラデー回転子４を２回目に
通過した後の偏波面がこのバイアスファラデー回転子４
に最初に入射した光線の偏波面に対してなす角度は、２
回のバイアスファラデー回転子４の通過による回転角度
（約４５度）と、ファラデー回転プローブ６による回転
角との和となる。したがって、前記光検出器８は、前記
ファラデー回転プローブ６が受ける磁界の強度に応じた
光線の偏波面の回転角度を検出する。
【００１４】この光検出器８によって光信号が電気信号
に変換され前記アンプ１０によって増幅されて前記表示
装置１１に入力される。この表示装置１１には、ファラ
デー回転プローブ６が受ける磁界の強度に応じた出力が
表示される。
に変換され前記アンプ１０によって増幅されて前記表示
装置１１に入力される。この表示装置１１には、ファラ
デー回転プローブ６が受ける磁界の強度に応じた出力が
表示される。
【００１５】前記ファラデー回転プローブは、化学式Ｃ
ｄ1-x-y Ｍｎx Ｈｇy Ｔｅ（０＜ｘ≦０．７５であり、
０≦ｙ≦１である。）で表される組成を有する単結晶で
構成することが望ましい。これは、前記ファラデー回転
プローブの結晶の組成がＣｄ1-x-y Ｍｎx Ｈｇy Ｔｅで
表され、ｘが０．７５を越えた場合には、光散乱が著し
いからである。
ｄ1-x-y Ｍｎx Ｈｇy Ｔｅ（０＜ｘ≦０．７５であり、
０≦ｙ≦１である。）で表される組成を有する単結晶で
構成することが望ましい。これは、前記ファラデー回転
プローブの結晶の組成がＣｄ1-x-y Ｍｎx Ｈｇy Ｔｅで
表され、ｘが０．７５を越えた場合には、光散乱が著し
いからである。
【００１６】本実施の形態においては、前記光源１は、
波長が８１０ｎｍである光線を出射するレーザダイオー
ドで構成されている。また、４Ｏｅの交流磁界強度変化
に対して、ファラデー回転プローブによる変調度は５×
１０-4であった。なお、ファラデー回転プローブを構成
する結晶中の往復の過程での光の損失は４．２ｄＢであ
った。
波長が８１０ｎｍである光線を出射するレーザダイオー
ドで構成されている。また、４Ｏｅの交流磁界強度変化
に対して、ファラデー回転プローブによる変調度は５×
１０-4であった。なお、ファラデー回転プローブを構成
する結晶中の往復の過程での光の損失は４．２ｄＢであ
った。
【００１７】図２は、本実施の形態においてファラデー
回転プローブとして用いた結晶（Ｃｄ0.79Ｍｎ0.14Ｈｇ
0.07Ｔｅ）について、フォトンエネルギーに対するヴェ
ルデ定数および吸収係数の変化を示す。図２において、
曲線Ａはフォトンエネルギーに対するヴェルデ定数の変
化を示しており、曲線Ｂはフォトンエネルギーに対する
吸収係数の変化を示している。
回転プローブとして用いた結晶（Ｃｄ0.79Ｍｎ0.14Ｈｇ
0.07Ｔｅ）について、フォトンエネルギーに対するヴェ
ルデ定数および吸収係数の変化を示す。図２において、
曲線Ａはフォトンエネルギーに対するヴェルデ定数の変
化を示しており、曲線Ｂはフォトンエネルギーに対する
吸収係数の変化を示している。
【００１８】図２から明らかなように、波長が短くなる
とヴェルデ定数は増大するが、吸収係数もまた増大す
る。本発明においては、吸収係数が１０ｃｍ-1となる波
長よりも１５ｎｍだけ短い波長と、８５ｎｍだけ長波長
側の間の波長の光源１を使うことによって、吸収係数が
１００ｃｍ-1以下となり、ヴェルデ定数が０．０４ｄｅ
ｇ／ｃｍ・Ｏｅ以上となるので、効率が高い磁界センサ
が得られる。したがって、前記磁界センサにおいて、前
記単結晶の吸収係数が１０ｃｍ-1になるときの光の波長
をλ0 ｎｍとする場合に前記光源の波長の範囲が（λ0
−１５）ｎｍ以上であって（λ0 ＋８５）ｎｍ以下であ
ることが望ましい。
とヴェルデ定数は増大するが、吸収係数もまた増大す
る。本発明においては、吸収係数が１０ｃｍ-1となる波
長よりも１５ｎｍだけ短い波長と、８５ｎｍだけ長波長
側の間の波長の光源１を使うことによって、吸収係数が
１００ｃｍ-1以下となり、ヴェルデ定数が０．０４ｄｅ
ｇ／ｃｍ・Ｏｅ以上となるので、効率が高い磁界センサ
が得られる。したがって、前記磁界センサにおいて、前
記単結晶の吸収係数が１０ｃｍ-1になるときの光の波長
をλ0 ｎｍとする場合に前記光源の波長の範囲が（λ0
−１５）ｎｍ以上であって（λ0 ＋８５）ｎｍ以下であ
ることが望ましい。
【００１９】本実施の形態において用いるファラデー回
転プローブを構成する結晶のＣｄ1- x-y Ｍｎx Ｈｇy Ｔ
ｅは常磁性体であるため高速の現象に対処することがで
きる。また、前記光検出器に入射する光の強度はファラ
デー回転角に依存した周期関数で、回転角４５度のとき
強度変化の割合が最大となり、このとき最大の変調度を
与える。
転プローブを構成する結晶のＣｄ1- x-y Ｍｎx Ｈｇy Ｔ
ｅは常磁性体であるため高速の現象に対処することがで
きる。また、前記光検出器に入射する光の強度はファラ
デー回転角に依存した周期関数で、回転角４５度のとき
強度変化の割合が最大となり、このとき最大の変調度を
与える。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、被測定物に接触しないで、被
測定物に発生する微小領域の弱い磁界を正確にかつ高速
に検出することができる。
測定物に発生する微小領域の弱い磁界を正確にかつ高速
に検出することができる。
【図１】本発明の実施の形態の磁界センサを示す概略図
である。
である。
【図２】本発明の磁界センサの作用を説明するための図
である。
である。
１ 光源 ２ 第１のレンズ系 ３ 偏光分離器 ４ バイアスファラデー回転子 ５ 第２のレンズ系 ６ ファラデー回転プローブ ７ 反射体 ８ 光検出器 ９ 被測定物 １０ アンプ １１ 表示装置
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と、この光源から出射される光線を
受けて平行光線とする第１のレンズ系と、この第１のレ
ンズ系からの光線を受ける偏光分離器と、この偏光分離
器を透過した光線を受けこの光線の偏波面を約２２．５
度回転させて出射するバイアスファラデー回転子と、こ
のバイアスファラデー回転子からの光線を収束する第２
のレンズ系と、この第２のレンズ系からの光線を受けて
この光線に対して磁界により内部を進行する光線の偏波
面を回転させるファラデー回転プローブと、このファラ
デー回転プローブからの光線をこのファラデー回転プロ
ーブの方向へ反射する反射体と、この反射体により反射
される光線が前記ファラデー回転プローブと前記第２の
レンズ系と前記バイアスファラデー回転子とを透過して
前記偏光分離器により分離された後にこの光線を受けて
当該光線の偏波面の回転角度を検出する光検出器とを具
備することを特徴とする磁界センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁界センサにおいて、
前記ファラデー回転プローブは、化学式Ｃｄ1-x-y Ｍｎ
x Ｈｇy Ｔｅ（０＜ｘ≦０．７５であり、０≦ｙ≦１で
ある。）で表される組成を有する単結晶からなることを
特徴とする磁界センサ。 - 【請求項３】 請求項２記載の磁界センサにおいて、前
記単結晶の吸収係数が１０ｃｍ-1になるときの光の波長
をλ0 ｎｍとする場合に前記光源の波長の範囲が（λ0
−１５）ｎｍ以上であって（λ0 ＋８５）ｎｍ以下であ
ることを特徴とする磁界センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8152069A JPH102946A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8152069A JPH102946A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 磁界センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102946A true JPH102946A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15532382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8152069A Pending JPH102946A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH102946A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106771496A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 上海理工大学 | 一种光学电流传感器 |
-
1996
- 1996-06-13 JP JP8152069A patent/JPH102946A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106771496A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 上海理工大学 | 一种光学电流传感器 |
| CN106771496B (zh) * | 2017-01-10 | 2019-02-15 | 上海理工大学 | 一种光学电流传感器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040713 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040908 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041108 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041201 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050323 |