[发明专利]空间磁场探测器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，尤其涉及一种空间磁场探测器。

背景技术

光纤光栅是90年代发展起来的一种新型光无源器件，它是在光纤中建立起的一种空间周期性的折射率分布，可以改变和控制光在光纤中的传播行为，具有插入损耗小、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、重量轻、成本低和易集成等优点，现已广泛应用于光纤通信和光纤传感等领域。长周期光纤光栅是指光栅的周期远远比普通布喇格光栅周期长的一种光纤器件，可达到几百微米。长周期光纤光栅的光学性质则是基于光纤内满足相位匹配条件的同向模式之间的谐振耦合，而倾斜长周期光纤光栅则是在光纤内写入与光纤轴向成一定夹角的长周期光栅，且夹角一般大于60度角。倾斜长周期光纤光栅在具有长周期光纤光栅的特性的同时，还能够将某些特定波长的光耦合到包层并辐射出包层，使得倾斜长周期光纤光栅在普通长周期光纤光栅透射谱中每个透射峰的长波长一侧产生一个新的透射峰值。这个新产生的峰就是由倾斜角度带来的，研究人员发现这个透射峰具有极强的偏振依赖特性。当光纤中所传输的线偏振光的偏振面发生偏转时就可以检测到透过倾斜长周期光纤光栅的光功率发生变化。因此，利用倾斜长周期光纤光栅的这一特性与磁光晶体的磁致旋光特性就可以实现对空间磁场强度的探测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间磁场探测器，基于本发明，可以实现空间任一点的磁场强度及方向向的检测。

一方面，本发明公开了一种空间磁场探测器，包括宽谱激光光源、隔离器、宽带带通滤波器、1×3光分束器、三个磁场检测探头、三个光探测器，三个放大器和计算机系统；其中，所述宽谱激光光源、所述隔离器、所述宽带带通滤波器和所述1×3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分别与所述1×3光分束器的三个输出端口连接；所述每一磁场检测探头的输出端通过电路与所述光探测器、放大器和所述计算机系统顺序连接；以及所述三个光探测器在分别检测到三个磁场检测探头输出的光功率后再经过放大器放大信号进入计算机系统。

上述空间磁场探测器，优选所述磁场检测探头包括：依次连接的单模光纤、梯度变折射率透镜、起偏器、磁光晶体、梯度变折射率透镜和写制有倾斜长周期光栅的光纤；所述起偏器输出偏振光的偏振面与所述写制有倾斜长周期光栅的光纤的横截面有一个相交线；当偏振光通过磁光晶体发生旋转时，偏振面与光纤的横截面产生的交线也发生旋转；在交线的旋转过程中，倾斜长周期光纤光栅输出端会发生光功率的周期性改变，将输出光功率极大时的交线定为第一交线，将输出功率极小时的交线定位第二交线，第一交线与第二交线相交且相互垂直；当没有磁场通过磁光晶体时，所述起偏器所产生偏振光的偏振面与光纤横截面产生第三交线；所述第三交线与第一交线夹角为45度，所述第三交线与所述第二交线的夹角为45度。

本发明中，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向的检测。并且，本发明具有抗电磁干扰，高精度，高灵敏度的优点。

附图说明

图1为本发明空间磁场探测器实施例的总体结构示意图；

图2本发明一个实施例中，磁场检测探头的结构示意图；

图3倾斜长周期光纤光栅中入射偏振光的偏振面在0度与90度两种情况下的透射谱示意图；

图中，101-宽谱激光光源；102-隔离器，103-宽带带通滤波器，104-1×3光分束器，105-磁场检测探头，106-光探测器，107-放大器，108-计算机系统；201-磁光晶体，202-梯度变折射率透镜，203-起偏器，204-已写制长周期闪耀光纤光栅的普通单模光纤，205-普通单模光纤。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，本实施例空间磁场探测器中，包括：一个宽谱激光光源101，一个隔离器102，一个宽带带通滤波器103，一个1×3光分束器104，三个磁场检测探头105，三个光探测器106，三个放大器107，一套处理信号的计算机系统108。宽谱激光光源101，隔离器102，宽带带通滤波器103，1×3光分束器104之间通过普通单模光纤连接，三个磁场检测探头105的输入端分别与1×3光分束器104的三个输出端口连接。每一磁场检测探头105的输出端通过电路与所述光探测器106、放大器107和所述计算机系统108顺序连接。