[發(fā)明專利]一種基于特種磁敏光纖束的空間磁場分布測量系統(tǒng)和方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110704861.8 | 申請日： | 2021-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN113466761B | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張登偉;潘文清;周一覽;繆立軍;黃騰超;車雙良;舒曉武 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學 |
| 主分類號： | G01R33/10 | 分類號： | G01R33/10;G01R33/032;G01R33/00 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務所有限公司 33200 | 代理人： | 鄭海峰 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 特種 光纖 空間 磁場 分布 測量 系統(tǒng) 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于特種磁敏光纖束的高空間分辨率磁場分布測量系統(tǒng)和方法，屬于磁場傳感與成像領(lǐng)域。光源發(fā)出激光后經(jīng)起偏器形成線偏振光并依次接入光纖耦合器和1×N光開關(guān)中，光開關(guān)有1個輸入端和N個輸出端，每個輸出端與一條磁敏光纖耦合。光開關(guān)由控制器控制，每次只允許其中一路通光，各條磁敏光纖在空間中排成陣列后與一塊磁光晶體耦合，磁光晶體置于待測磁場中。光束垂直入射磁光晶體后，在晶體的第二面發(fā)生反射并沿原路返回，由探測器獲取光強。通過控制器調(diào)節(jié)1×N光開關(guān)，控制不同位置的光纖束通光，每一次都可以得到一個位置的磁場強度，之后進行合成，即可完成空間磁場的測量與成像。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及磁場傳感與成像領(lǐng)域，具體涉及一種基于特種磁敏光纖束的空間磁場分布測量系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)
光通信網(wǎng)絡是當代信息社會的基礎(chǔ)之一，光纖的出現(xiàn)更是對人類進入信息時代發(fā)揮了不可替代的作用，光纖功能器件在光通信網(wǎng)絡中也具有舉足輕重的地位。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的光纖器件越來越無法滿足人們的需求，因此科研人員也開始不斷研發(fā)新材料、探索新機制以及設(shè)計新結(jié)構(gòu)來構(gòu)建新型的光纖功能器件。其中，磁光光纖器件因其具有諸多優(yōu)點而得到了廣泛的研究，利用磁光效應或利用光纖和磁性材料相結(jié)合而設(shè)計得到的如光纖磁場傳感器、可調(diào)光衰減器及光環(huán)形器等光纖磁光器件得到了長足的發(fā)展。
眼下，磁場探測技術(shù)的需求十分迫切，在航空航天、國防工業(yè)等各個領(lǐng)域都有著巨大的作用。傳統(tǒng)磁場傳感器在小型化、功耗、成本、穩(wěn)定性等方面存在明顯的缺陷，而光纖磁場傳感器能夠有效地彌補這些缺陷，因此在光纖磁光器件的研究中占據(jù)了相當大的比重。磁場探測技術(shù)的廣泛應用使光纖磁場傳感器獲得了快速的發(fā)展。與此同時，人們對磁場測量的要求也越來越高，光纖技術(shù)的優(yōu)越性也越發(fā)展現(xiàn)了出來。
法拉第效應是一種磁光現(xiàn)象，即光與介質(zhì)中磁場會發(fā)生相互作用。當偏振光穿過在磁場中的物質(zhì)，如磁光晶體時，入射光的偏振態(tài)會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此可將偏振角作為檢測變量來進行磁場探測。與傳統(tǒng)的磁場測量設(shè)備相比，基于特種磁敏光纖束的高空間分辨率磁場分布測量系統(tǒng)具有更強的功能性，能夠探測一定區(qū)域內(nèi)的磁場并記錄磁場的空間分布，在磁場探測領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。
發(fā)明內(nèi)容
針對傳統(tǒng)的磁場傳感器使用繁瑣、功能單一等缺點，本發(fā)明提出一種基于特種磁敏光纖束的高空間分辨率磁場分布測量系統(tǒng)和方法。以這種方式制作的磁場分布測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)的磁場傳感器相比，具有能夠探測一定區(qū)域范圍內(nèi)磁場強度分布的特點，功能性更強，在磁場探測領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
一種基于特種磁敏光纖束的高空間分辨率磁場分布測量系統(tǒng)，包括光源、起偏器、光纖耦合器、1×N光開關(guān)、光開關(guān)控制器、磁光晶體、檢偏器、光電探測器以及磁敏光纖；
所述的光源與起偏器的入射端口連接，起偏器的出射端口與光纖耦合器一側(cè)的第一端口連接，光纖耦合器另一側(cè)的第二端口與1×N光開關(guān)的入射端口連接，1×N光開關(guān)的出射端口連接N條磁敏光纖；所述的N條磁敏光纖的末端垂直于磁光晶體布置；
所述的光纖耦合器另一側(cè)的第三端口與檢偏器的入射端口連接，檢偏器的出射端口連接光電探測器；
所述的1×N光開關(guān)由光開關(guān)控制器控制。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述的光源、起偏器、光纖耦合器、1×N光開關(guān)、磁光晶體、檢偏器、光電探測器之間均通過磁敏光纖進行耦合并傳輸激光光束。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，光束每次只在光纖耦合器的兩個端口間單向傳輸；其中，入射光束從所述光纖耦合器的第一端口輸入，從第二端口輸出；反射光束從第二端口輸入，第三端口輸出。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述的光纖耦合器的第二端口和第三端口各與一條磁敏光纖耦合；其中，所述的第二端口引出的光纖與1×N光開關(guān)的輸入端口耦合；所述的第三端口引出的光纖經(jīng)過所述的檢偏器后接入到所述的光電探測器上。
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