[發明專利]一種基于光纖電光調制器的可自由擴展測磁系統

有效

• 申請號: 201310571677.6
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103605086A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 馮焱穎;胡勇;薛洪波
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種基于光纖電光調制器的可自由擴展測磁系統，其特征在于該測磁系統包括：

激光光源，用于產生頻率穩定的激光；

光纖電光調制器，用于接收激光，并根據頻率綜合器的經調制的微波調制信號，產生相干光源，光纖電光調制器通過單模保偏光纖與激光光源相連，通過高頻信號線與頻率綜合器相連；

探測光路，用于接收相干光源，探測外部磁場對激光吸收強度產生的變化，產生相應的電壓信號，探測光路通過單模保偏光纖與光纖電光調制器相連；

鎖相放大器，用于接收探測光路產生的電壓信號和信號源產生的正弦調制信號，將電壓信號與正弦調制信號進行混頻濾波，得到一個誤差信號，并將該誤差信號輸送至伺服控制器，鎖相放大器同時通過信號線與探測光路和信號源相連；

信號源，用于產生一個正弦調制信號和一個三角波掃頻信號，并將正弦調制信號與三角波掃頻信號發送至加法器，同時將其中的正弦調制信號發送至鎖相放大器，信號源同時與鎖相放大器和加法器相連；

加法器，用于接收信號源的正弦調制信號、三角波掃頻信號和來自伺服控制器的反饋控制信號，并將正弦調制信號、三角波掃頻信號與反饋控制信號相加，得到閉環電壓信號，并將閉環電壓信號發送至頻率綜合器，加法器通過信號線同時與信號源和頻率綜合器相連；

頻率綜合器，用于接收加法器的閉環電壓信號，將閉環電壓信號轉換成為調制頻率，并將調制頻率疊加到由頻率綜合器本身產生的微波信號上，得到經調制的微波調制信號，頻率綜合器通過信號線與光纖電光調制器相連；

伺服控制器，用于接收鎖相放大器的誤差信號，根據誤差信號產生一個反饋控制信號，并將該反饋控制信號同時發送至加法器和數據處理器，伺服控制器通過信號線同時與加法器和數據處理器相連；

數據處理器，用于接收伺服控制器的反饋控制信號，并將反饋控制信號的電壓轉換成待測磁場強度。

2.如權利要求1所述的測磁系統，其特征在于其中所述的探測光路包括：

光纖耦合頭，用于接收來自光纖電光調制器的相干光源，并將相干光源轉換為空間相干光；

半波長玻片，用于接收空間相干光，調節空間相干光的偏振面；

偏振分光鏡，用于對偏振面調節后的空間相干光進行分光，得到兩束線偏振光，兩束線偏振光中的一束偏振光入射到堿金屬氣室中；

堿金屬氣室，用于使堿金屬氣室內的堿金屬原子在待測磁場的影響下，對兩束線偏振光中的透射的線偏振光的吸收強度產生變化；

光電探測器，用于探測堿金屬原子對線偏振光的吸收強度的變化，并將透射光強度轉化成電壓信號，將該電壓信號發送至鎖相放大器；

上述光纖耦合頭、半波長玻片、偏振分光鏡、堿金屬氣室和光電探測器依次置于同一光路上。

3.如權利要求1所述的測磁系統，其特征在于其中所述的探測光路包括：

光纖耦合頭，用于接收來自光纖電光調制器的相干光源，并將相干光源轉換為空間相干光；

半波長玻片，用于接收空間相干光，調節空間相干光的偏振面；

偏振分光鏡，用于對偏振面調節后空間相干光進行分光，得到兩束線偏振光，兩束線偏振光中的一束線偏振光入射到堿金屬氣室中，作為探測光入射到堿金屬氣室，另一束線偏振光入射到平面反射鏡；

堿金屬氣室，用于使堿金屬氣室內的堿金屬原子在待測磁場的影響下，對探測光的吸收強度產生變化，吸收強度變化后的探測光入射到平衡差分探測器；

平面反射鏡，用于改變入射線偏振光的方向，將改變偏振方向的線偏振光作為參考光入射到平衡差分探測器；

平衡差分探測器，用于接收來自堿金屬氣室的吸收強度變化后的探測光與來自平面反射鏡的參考光，并將探測光和參考光分別轉化成電壓信號，將兩個電壓信號做減法得到差分電壓信號，將該差分電壓信號發送至鎖相放大器；

上述光纖耦合頭、半波長玻片、偏振分光鏡、堿金屬氣室、平面反光鏡和平衡差分探測器通過光路相連。