[發明專利]一種光纖琺珀磁場傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201010194583.8
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101852840A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 冉曾令;饒云江;魯恩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032;G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種光纖琺珀磁場傳感器及其制備方法。

背景技術

磁場測量是電磁測量技術的一個重要分支。在工業生產和科學研究的許多領域都要涉及到磁場測量問題。如：電流測量、磁探礦、磁懸浮列車、地質勘探、同位素分離、質譜儀、電子束和離子束加工裝置、受控熱核反應，以及人造地球衛星等，甚至在醫學和生物學方面也有應用。例如，磁場療法治病，用“心磁圖”、“腦磁圖”來診斷疾病，環境磁場對生物和人體的作用，以及磁現象與生命現象的研究等都需要磁場測量技術和測磁儀器的研制，因此，磁場的測量技術與人們的生活密切相關。

傳統的磁場傳感器是以電測試原理為主，如霍爾效應和電磁感應原理，已經有成熟產品。但作為電測原理的傳感器往往易受電磁干擾、容易磁飽和等，因而光學式的磁場傳感器越來越受到關注。現有的光學磁場傳感器主要是基于法拉第旋轉效應或者是磁-機-光轉換原理，存在長期穩定性差、測量精度不高等缺點。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種光纖琺珀磁場傳感器及其制備方法，該傳感器能克服現有技術的缺陷，能實現長期穩定、準確的測量磁場，而且靈敏度高，制備方法簡單。

本發明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種光纖琺珀磁場傳感器，包括光纖，其特征在于，在光纖的一端面設置一個以氣體或者空氣為介質的琺珀腔，所述琺珀腔包括兩個反射面，一個反射面為光纖的端面，另一反射面是與光纖端面相對應的膜片，所述膜片鍍有或者粘貼有磁材料或者金屬材料，靠近磁場時，磁力帶動膜片運動而改變所述琺珀腔的腔長，所述光纖拾取琺珀腔的反射光學信號獲取琺珀腔腔長信息，實現對磁場的測量。

按照本發明所提供的光纖琺珀磁場傳感器，其特征在于，所述琺珀腔的橫截面大于、等于或者小于光纖的纖芯的橫截面。

按照本發明所提供的光纖琺珀磁場傳感器，其特征在于，所述琺珀腔是由設置在光纖端面內部正中心的圓柱形微槽和對接在光纖端面的膜片構成。

按照本發明所提供的光纖琺珀磁場傳感器，其特征在于，所述琺珀腔是由光纖的端面、套設在光纖上的套管和設置在套管另一端的膜片構成。

按照本發明所提供的光纖琺珀磁場傳感器，其特征在于，所述光纖是采用石英、聚合物、寶石或光子晶體材料制成的單模光纖。

一種光纖琺珀磁場傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①在光纖的端面上用157nm激光器加工出一個圓柱形微槽，深度10μm至10mm之間；

②在圓柱形微槽外對接上同種材料的膜片，形成琺珀腔；

③在膜片上鍍上磁性材料或金屬材料，制成了光纖法珀磁場傳感器。

一種光纖琺珀磁場傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①將套管兩端切平，所述套管內圓能套設光纖；

②在套管的一端對接上和套管同種材料的膜片；

③在膜片表面鍍上磁性材料或金屬材料，將光纖插入套管中，并和膜片保持微小的距離，用膠水固定，制成了光纖法珀磁場傳感器。

本發明的工作原理是：設置一個以氣體或者空氣為介質包含兩個光學反射面構成的琺珀腔，琺珀腔的一端為一膜片，在膜片上鍍上或粘貼上磁材料或金屬材料，膜片和磁(金屬)材料的厚度和FP腔尺寸可調節靈敏度。靠近磁場，磁(金屬)材料的磁場與垂直于膜片的磁場產生磁力作用，磁力帶動膜片運動從而改變FP腔腔長，用光纖拾取FP腔的反射光學信號獲得腔長信息，便可實現對磁場的測量。

本發明結構簡單合理，可以實現長期穩定、準確的測量磁場，而且靈敏度很高，實現方法也很簡單。

附圖說明

圖1是本發明第一種實施例的結構示意圖；

圖2a是本發明第二種實施例的結構示意圖，其中圖2b是圖2a的右側端面示意圖；

圖3是本發明第三種實施例的結構示意圖；

圖4a是本發明第四種實施例的結構示意圖，其中圖4b是圖4a的右側端面示意圖。

其中，1、光纖，2、膜片，3、琺珀腔，4、磁性材料層，5、套管，6、膠水層，7、金屬層。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述：

如圖1～4所示，該光纖琺珀磁場傳感器，包括光纖1，在光纖1的一端面設置一個以氣體或者空氣為介質的琺珀腔3，琺珀腔3包括兩個反射面，一個反射面為光纖的端面，另一反射面是與光纖端面相對應的膜片2，膜片2鍍有或者粘貼有磁材料層4或者金屬層7，靠近磁場時，磁力帶動膜片運動而改變所述琺珀腔的腔長，所述光纖拾取琺珀腔的反射光學信號獲取琺珀腔腔長信息，實現對磁場的測量。