专利名称：小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小型化偏振分析型的基于磁光效应的磁场传感器件。特别是涉及一种基于法拉第磁光效应实现磁场或电流测量的小型化偏振分析磁光型光纤磁场传感器传感头。
背景技术：
用磁光效应来检测磁场或电流的光纤电流或磁场传感器件是近期各公司开发新型光纤传感器件的方向。磁光型光纤传感器具有传感头体积小(相对于其它技术)、无源测量、不受磁饱和影响等特点。传感信号通过光纤传输，可从根本上提供对高电压的隔离。
目前较常用的光纤磁场传感器传感头为全光纤型。全光纤型直接利用光纤本身的法拉第旋光效应进行磁光转换。这类光纤磁场传感器传感头结构复杂，体积大，不易调校。全光纤型的传感器要绕成光纤线圈体积也较大。而且由于作为传感用的特种低双折射光纤制作困难、成本较高。因此目前应用不太广泛。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种结构紧凑、体积小、易于调校成本且低廉的小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头。
本实用新型的目的是这样实现的一种小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头，它包括输入端组件、输出端组件、光学件组件以及连接组件，输入端组件包括输入光纤、单光纤毛细管、准直透镜和输入端套管，单光纤毛细管和准直透镜前、后插置于输入端套管内，输入光纤后端插置于单光纤毛细管内；输出端组件包括二根输出光纤、双光纤毛细管、准直透镜和输出端套管，准直透镜和双光纤毛细管前、后插置于输出端套管内，二根输出光纤前端插置于双光纤毛细管内；光学件组件包括光束起偏器、法拉第旋转片和光束偏振分析器，三者依次排列于输入端组件与输出端组件之间；输入端组件和输出端组件插置于连接组件内。
本实用新型的光束偏振分析器由渥拉斯顿棱镜组组成，渥拉斯顿棱镜组由90°单轴晶体楔角片和180°单轴晶体楔角片组成，渥拉斯顿棱镜组的光轴方向与光束起偏器偏振方向成45°角。
光从输入端光纤经准直透镜准直进入光束起偏器后成线偏振光，进入法拉第旋转片后在磁场作用下产生偏振面旋转，进入渥拉斯顿镜组产生两束偏振方向互相垂直的线偏振光，分别进入输出端。磁场强度不同，输出端的光强度的大小不同。测量输出端的光功率，可得被测磁场的强度。
由于本实用新型被测量调制用法拉第旋光器件实现，信号用光纤传输，这些器件与传统的电磁测试方法相比，可以在强电磁场下工作。信号敏感器件与处理系统用光纤连接，这样避免了电子器件近离测试现场，通过光纤并能做到实时监测。由于所用光纤及光学器件体积很小，组成的传感头总的体积很小。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点抗电磁干扰、实时测量、结构简单紧凑体积小、易于调校且成本低廉，因此应用前景较广。
图1为本实用新型的结构剖面图。
图2为本实用新型的光路示意图。
具体实施方式
如图1，本实用新型为一种小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头。它主要由输入端组件1、输出端组件3、光学件组件2以及连接组件4组成。输入端组件1和输出端组件3插置于连接组件4内。
输入端组件1由输入光纤11、单光纤毛细管12、准直透镜13和输入端套管14组成。单光纤毛细管12和准直透镜13前、后插置于输入端套管14内，输入光纤11后端插置于单光纤毛细管12内。单光纤毛细管12用于固定输入光纤11，输入端套管14用于固定准直透镜13和单光纤毛细管12，准直透镜13用于准直光纤输入的光束。
输出端组件3由二根输出光纤31、双光纤毛细管32、准直透镜33和输出端套管34组成。准直透镜33和双光纤毛细管32前、后插置于输出端套管34内，二根输出光纤31前端插置于双光纤毛细管32内。双光纤毛细管32用于固定二根输出光纤31，输出端套管34用于固定该准直透镜33和双光纤毛细管32，准直透镜33用以会聚光束至该二根输出光纤31。
本实用新型的内部核心光学件组件2由光束起偏器21、法拉第旋转片22、光束偏振分析器23和短玻璃接管24组成。光束起偏器21、法拉第旋转片22和光束偏振分析器23依次排列于输入端组件1与输出端组件3之间。光束起偏器21、法拉第旋转片22和光束偏振分析器23依次粘接在一起。短玻璃接管24与输入端套管14后端相连，光束偏振分析器43前端面与短玻璃接管24后端面粘接在一起。
连接组件4由前套管41、后套管43和总套管42组成。输入端套管14插置于前套管41内，输出端套管34插置于后套管43内，前套管41和后套管43插置于总套管42内。
如图2，光束起偏器21和法拉第旋转片22由单片材料组成。光束偏振分析器23由渥拉斯顿棱镜组或其它偏振分束器组成。渥拉斯顿棱镜组由90°单轴晶体楔角片231和180°单轴晶体楔角片232组成。渥拉斯顿棱镜组的光轴方向与光束起偏器21的偏振方向成45°角。光束通过光束起偏器21前偏振面为任意状态a，光束通过光束起偏器21后成45°方向偏振b。通过法拉第旋转片22时，在磁场作用下偏振态发生旋转c。偏振态变化通过光束偏振分析器23转换为光强不同的两束光，其偏振方向为d。
权利要求1.一种小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头，其特征在于它包括输入端组件(1)、输出端组件(3)、光学件组件(2)以及连接组件(4)，输入端组件(1)包括输入光纤(11)、单光纤毛细管(12)、准直透镜(13)和输入端套管(14)，单光纤毛细管(12)和准直透镜(13)前、后插置于输入端套管(14)内，输入光纤(11)后端插置于单光纤毛细管(12)内；输出端组件(3)包括二根输出光纤(31)、双光纤毛细管(32)、准直透镜(33)和输出端套管(34)，准直透镜(33)和双光纤毛细管(32)前、后插置于输出端套管(34)内，二根输出光纤(31)前端插置于双光纤毛细管(32)内；光学件组件(2)包括光束起偏器(21)、法拉第旋转片(22)和光束偏振分析器(23)，三者依次排列于输入端组件(1)与输出端组件(3)之间；输入端组件(1)和输出端组件(3)插置于连接组件(4)内。
2.根据权利要求1所述的一种小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头，其特征在于光束偏振分析器(23)由渥拉斯顿棱镜组组成，渥拉斯顿棱镜组由90°单轴晶体楔角片(231)和180°单轴晶体楔角片(232)组成，渥拉斯顿棱镜组的光轴方向与光束起偏器(21)偏振方向成45°角。
3.根据权利要求1或2所述的一种小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头，其特征在于光束起偏器(21)、法拉第旋转片(22)和光束偏振分析器(23)依次粘接在一起。
4.根据权利要求3所述的一种小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头，其特征在于光学件组件(2)还包括一接管(24)，接管(24)与输入端套管(14)相连，光束偏振分析器(43)前端面与接管(3)后端面粘接在一起。
5.根据权利要求1或2所述的一种小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头，其特征在于连接组件(2)包括前套管(21)、后套管(23)和总套管(22)，输入端套管(14)插置于前套管(21)内，输出端套管(54)插置于后套管(23)内，前套管(21)和后套管(23)插置于总套管(22)内。
专利摘要本实用新型涉及一种基于法拉第磁光效应实现磁场或电流测量的小型化偏振分析磁光型磁场传感器传感头，包括输入端组件1、输出端组件3、光学件组件2和连接组件4，输入端组件包括输入光纤11、单光纤毛细管12、准直透镜13和输入端套管14；输出端组件包括二根输出光纤31、双光纤毛细管32、准直透镜33和输出端套管34；光学件组件包括光束起偏器21、法拉第旋转片22和光束偏振分析器23，三者依次排列于输入端组件与输出端组件间；输入端组件和输出端组件插置于连接组件内。本实用新型抗电磁干扰、实时测量、结构简单紧凑体积小、易于调校且成本低廉。
文档编号G01R33/032GK2651761SQ0327742
公开日2004年10月27日 申请日期2003年8月6日 优先权日2003年8月6日
发明者周明宝, 冯文友, 谭佃龙, 刘礼华, 朱维军 申请人:江苏法尔胜技术开发中心