专利名称：小型化偏振无关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无关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无关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磁敏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的传感头为全光纤型。全光纤型传感头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要用特种低双折射光纤作为传感材料。由于光纤制作困难，导致成本较高。此外，传感头结构复杂、体积较大，不易调样校。全光纤型的传感器要绕成光纤线圈体积也较大。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，提供一种结构简单紧凑、易于调校且成本低廉的小型化偏振无关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无关磁光型磁场传感器传感头，它包括输入端组件、输出端组件和光学件组件，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；输出端组件包括输出光纤、单光纤毛细管、准直透镜和输出端套管，准直透镜和单光纤毛细管前、后插置于输出端套管内，输出光纤前端插置于单光纤毛细管内；光学件组件包括0°单轴晶体楔角片、法拉第旋转片和90°单轴晶体楔角片，三者依次排列于输入端组件与输出端组件之间。
光从输入端光纤经准直透镜准直进入0°单轴晶体楔角片被分成两束线偏光，进入法拉第旋转片，在磁场作用下产生偏振面旋转，偏振面改变后，进入90°单轴晶体楔角片产生四束偏振方向不同的线偏振光。其中两束传播方向平行，被耦合进入输出端。使用时，传感头置于被测磁场中，磁场强度不同，输出端的光强度不同。测量光信号强度，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。另外由于器件内部光学核心件实现对输入光束偏振态无要求。
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、体积小、偏振无关。
图1为本实用新型的剖面示意图。
图2为本实用新型光路示意图。
具体实施方式
如图1，本实用新型为一种小型化偏振无关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和光学件组件2组成。
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由输出光纤31、单光纤毛细管32、准直透镜33和输出端套管34组成。准直透镜33和单光纤毛细管32前、后插置于输出端套管34内，输出光纤31前端插置于单光纤毛细管32内。单光纤毛细管32用于固定输出光纤31，输出端套管34用于固定准直透镜33和单光纤毛细管32，准直透镜33用以会聚光束至该输出光纤31。
本实用新型的内部核心光学件组件2由0°单轴晶体楔角片21、法拉第旋转片22、90°单轴晶体楔角片23和短玻璃接管24组成。0°单轴晶体楔角片21、法拉第旋转片22和90°单轴晶体楔角片23依次排列于输入端组件1与输出端组件3之间。0°单轴晶体楔角片21、法拉第旋转片22和90°单轴晶体楔角片23依次粘接在一起置于短玻璃接管24内。0°单轴晶体楔角片21与90°单轴晶体楔角片23的光轴互相垂直成90°。短玻璃接管24与输入端套管14后端相连，0°单轴晶体楔角片21前端与输入端准直透镜13后端粘接在一起。
如图2，光信号传输过程如下光束4通过0°单轴晶体楔角片21前偏振面为任意状态，在0°单轴晶体楔角片21中传输时分为两束线偏振光41、42。两束光进入法拉第旋转片22后，在磁场作用下偏振面发生旋转。光束在90°单轴晶体楔角片23中分为四列光束411、412、421、422，通过90°单轴晶体楔角片23后，光束412、422与入射光束4方向平行，光束411、421与入射光束4方向偏离开。光束412、422最终可以耦合进光纤。光束411、421由于偏离而被损耗掉。
权利要求1.一种小型化偏振无关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)和光学件组件(2)，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)前端插置于单光纤毛细管(12)内；输出端组件(3)包括输出光纤(31)、单光纤毛细管(32)、准直透镜(33)和输出端套管(34)，准直透镜(33)和单光纤毛细管(32)前、后插置于输出端套管(34)内，输出光纤(31)后端插置于单光纤毛细管(32)内；光学件组件(2)包括0°单轴晶体楔角片(21)、法拉第旋转片(22)和90°单轴晶体楔角片(23)，三者依次排列于输入端组件(1)与输出端组件(3)之间。
2.根据权利要求1所述的一种小型化偏振无关磁光型磁场传感器传感头，其特征在于0°单轴晶体楔角片(21)与90°单轴晶体楔角片(23)的光轴互相垂直成90°。
3.根据权利要求1或2所述的一种小型化偏振无关磁光型磁场传感器传感头，其特征在于0°单轴晶体楔角片(21)、法拉第旋转片(22)和90°单轴晶体楔角片(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无关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)后端相连，0°单轴晶体楔角片(21)、法拉第旋转片(22)和90°单轴晶体楔角片(23)置于接管(24)内，0°单轴晶体楔角片(21)前端与输入端准直透镜(13)后端粘接在一起。
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无关磁光型光纤磁场传感器传感头。包括输入端组件1、输出端组件3和光学件组件2，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；输出端组件包括输出光纤31、单光纤毛细管32、准直透镜33和输出端套管34内；光学件组件包括0°单轴晶体楔角片21、法拉第旋转片22和90°单轴晶体楔角片23，三者依次排列于输入端组件与输出端组件之间。本实用新型抗电磁干扰、实时测量、结构简单、体积小、偏振无关。
文档编号G01R15/14GK2651762SQ0327742
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