空间磁场探测器的制作方法

专利名称：空间磁场探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤传感领域，尤其涉及一种空间磁场探测器。
背景技术：
自20世纪以来，科学技术的快速发展，家用电器、医疗器械、电力电子、工业自动化、信息产业等也飞速发展。在这些新兴的科学技术为人类带来便利的同时，也将人类的生活空间置入越来越复杂的磁场环境。当磁场强度大约只有约500毫高斯时，人类可以安全地生活，但随着各种各样的现代化的设备带来了越来越强的磁场时，人类能否正常健康地生活引起了越来越多的人的关注。同时，当磁场强度过大时，也会引起电子电气设备的损坏。同时，随着光电子技术在新兴高科技领域获得越来越广泛应用，以磁光效应原理为背景的各种磁光器件也逐渐显示了其独特的性能和极为广阔的应用前景。磁光效应尤以英国物理学家法拉第(Faraday)在1845年发现的，我们称之为法拉第效应的晶体磁致旋光效应引人注目。当线偏振光沿磁场方向通过置于磁场中的磁光介质时，其偏转面发生偏转的现象称之为磁致旋光效应，也即为法拉第旋光效应。法拉第旋光效应又可以分为左旋和右旋两种当线偏振光沿着磁场方向传播时，振动面向左旋；当光束逆着磁场方向传播时振动面将向右旋。因此，利用磁光晶体的法拉第效应与起偏器检偏器的光透过特性就可以实现磁场强度以及方向的检测。同时，对磁场的检测具有极为现实的意义。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种空间磁场探测器，基于本实用新型，可以实现空间任一点的磁场强度及方向向的检测。本实用新型一种空间磁场探测器，包括宽谱激光光源、隔离器、1 X 3光分束器、三个磁场检测探头、三个光探测器、三个放大器和计算机系统；其中，所述宽谱激光光源、所述隔离器和所述1X3光分束器通过单模光纤依次顺序连接；并且，所述三个磁场检测探头的轴线两两相互垂直，分别对应于空间直角坐标系中的χ轴、y轴和ζ轴，用于检测空间磁场对应自身轴向的正、负方向及强度；所述每一磁场检测探头的输入端与所述1X3光分束器的一个输出端相连接；并且，所述每一磁场检测探头的输出端、所述光放大器和所述计算机系统依次连接。上述空间磁场探测器，优选所述磁场检测探头包括依次连接的第一梯度变折射率透镜，起偏器，磁光晶体，检偏器和第二梯度变折射率透镜；并且，所述起偏器的偏振面与所述检偏器的偏振面呈45°的夹角。本实用新型中，三个磁场检测探头两两相互垂直，且每个探头都能实现空间磁场对应在其自身轴向的正、负方向及强度的检测，从而实现空间任一点的磁场强度及方向的检测。并且，本实用新型具有抗电磁干扰，高精度，高灵敏度的优点。
图1本实用新型空间磁场探测器总体结构示意图；图2为本实用新型实施例中，磁场检测探头的结构示意图；图中，101-宽谱激光光源，102-隔离器，103-1 X3光分束器，1041-磁场检测探头， 1042-磁场检测探头，1043-磁场检测探头，1051-光探测器，1052-光探测器，1053-光探测器，1061-放大器，1062-放大器，1063-放大器，107-计算机系统，磁光晶体201，202-梯度变折射率透镜，203-起偏器，204-检偏器，205-普通单模光纤。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型空间磁场探测器，利用磁光晶体的磁致旋光特性与检偏器对光的透过特性进行实时探测。包括一个宽谱激光光源，一个隔离器，一个1X3光分束器，三个磁场检测探头，三个光探测器，三个放大器和一台处理信号的计算机系统；宽谱激光光源提供所需带宽的光源，宽谱光源的稳定性也决定了所述整个检测系统检测的精度与稳定度。隔离器输入端与所述宽谱光源输出端连接，使得所述宽谱光源不受所述系统中光路的后向反射和散射光的影响，在系统工作时能够稳定地工作。1X3光分束器输入端与所述宽带滤波器输出端连接，将输入光等分为3份并从输出端输出。三个磁场检测探头分别与3个起偏器输出端连接，每个探头由输入端一个梯度变折射率透镜，一个起偏器，中间一个磁光晶体，输出端一个检偏器，一个梯度变折射率透镜，依次连接构成，其中起偏器的偏振面与检偏器的偏振面呈45°角。三个探头轴向两两相互垂直，可令其分别位于直角坐标系中的χ轴，y轴， ζ轴。此时，空间磁场对应在任意一个磁场检测探头中的磁光晶体轴线上，通过输出端光功率的增、减判断磁场方向对应在磁光晶体轴向的正、负方向，输出端光功率的增减量判断空间磁场对应在磁光晶体轴向的强度。综合三个光电探测器所接收到的三个两两相互垂直的磁场检测探头分别对应在直角坐标系中的X轴、y轴、Z轴的值的改变量与改变方向即可通过本系统所述的计算机系统计算得到空间磁场的强度与方向。三个光电探测器分别接收所述三个磁场检测探头输出的光，并分别经过三个放大器进行放大，输入到计算机系统进行运算。参照图1和图2所示。包括宽谱激光光源101，隔离器102，1X3光分束器103， 磁场检测探头1041、1042、1043，光探测器1051、1052、1053，放大器1061、1062、1063，计算机系统107。三个磁场检测探头1041、1042、1043由输入端一个梯度变折射率透镜202，一个起偏器203，中间一个磁光晶体201，输出端一个检偏器204，一个梯度变折射率透镜202，依次连接构成，其中起偏器的偏振面与检偏器的偏振面呈45°角，磁场检测探头1041、1042、 1043两端由普通单模光纤205直接与梯度变折射率透镜202对接。宽谱激光光源101，隔离器102，1 X 3光分束器103之间通过普通单模光纤连接，三个磁场检测探头1041、1042、1043分别与1X3光分束器103的三个输出端口连接，磁场检测探头104中输出端接普通单模光纤。三个光探测器1051、1052、1053在分别接收磁场检测探头1041、1042、1043通过单模光纤输出的光功率，再经过放大器1061、1062、1063放大信号进入计算机系统107进行处理。[0015]三个磁场检测探头1041、1042、1043轴向两两相互垂直，对应直角坐标系中的χ 轴、y轴、ζ轴，光探测器1051、1052、1053在分别检测光功率时获得的值的增、减得到空间磁场对应在所述的每个检测探头中磁光晶体201轴向的正、负，也即可以获得对应在直角坐标系中轴向的正、负方向；光电探测器105在检测光功率时获得的光功率改变的量值可以换算得到空间磁场对应在磁光晶体201中的强度。经过计算机系统107综合处理三个经过放大后的光探测器探测到的分别对应在χ轴、y轴、ζ轴上磁场检测探头的输出光功率信号后，即可得到空间中磁场的强度与方向。以上对本实用新型所提供的一种空间磁场探测器进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种空间磁场探测器，其特征在于，包括宽谱激光光源、隔离器、1 X 3光分束器、三个磁场检测探头、三个光探测器、三个放大器和计算机系统；其中，所述宽谱激光光源、所述隔离器和所述1X3光分束器通过单模光纤依次顺序连接；并且，所述三个磁场检测探头的轴线两两相互垂直，用于检测空间磁场对应自身轴向的正、 负方向及强度；所述每一磁场检测探头的输入端与所述1X3光分束器的一个输出端相连接；并且，所述每一磁场检测探头的输出端、所述光放大器和所述计算机系统依次连接。
2.根据权利要求1所述的空间磁场探测器，其特征在于，所述磁场检测探头包括依次连接的第一梯度变折射率透镜，起偏器，磁光晶体，检偏器和第二梯度变折射率透镜；并且，所述起偏器的偏振面与所述检偏器的偏振面呈45°的夹角。
专利摘要本实用新型公开了一种空间磁场探测器，包括一个宽谱激光光源，一个隔离器，一个1×3光分束器，三个磁场检测探头，三个光探测器，三个放大器，一套处理信号的计算机系统。其中磁场检测探头由输入端一个梯度变折射率透镜，一个起偏器，中间一个磁光晶体，输出端一个检偏器，一个梯度变折射率透镜，依次连接构成，其中起偏器的偏振面与检偏器的偏振面呈45°角。三个磁场检测探头两两相互垂直，且每个探头都能实现空间磁场对应在其自身轴向的正、负方向及强度的检测，从而实现空间任一点的磁场强度及方向的检测。本实用新型所述的一种空间磁场探测装置具有抗电磁干扰，实时性强，高精度，高灵敏度的优点。
文档编号G01R33/032GK201965220SQ201120056478
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者冯亭, 刘鹏, 延凤平, 彭万敬, 李琦, 陶沛琳 申请人:北京交通大学