[发明专利]基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器及测量系统

权利要求书

1.一种基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，包括金属包覆磁流体波导结构和平台，所述金属包覆磁流体波导结构固定在所述平台上；所述金属包覆磁流体波导结构包括金属耦合层、上层光学玻璃片、金属衬底层和下层光学玻璃片，所述金属耦合层沉积在所述上层光学玻璃片上，所述金属衬底层沉积在所述下层光学玻璃片上，所述上层光学玻璃片和所述金属衬底层之间设置有样品室，所述样品室内注有纳米磁流体；上层光学玻璃片、充满纳米磁流体的样品室形成导波层。

2.根据权利要求1所述的基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，其特征在于，所述上层光学玻璃片和所述金属衬底层之间设置有一玻璃板，所述样品室为所述玻璃板上设置的圆形孔，所述玻璃板的侧壁上设置有与所述样品室相连通的进样通道，所述上层光学玻璃片、下层光学玻璃片和玻璃板通过光胶粘接成一体，纳米磁流体可通过所述进样通道注入到样品室。

3.根据权利要求1或2所述的基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，其特征在于，所述纳米磁流体颗粒为平均粒径为10nm的Fe₃O₄。

4.根据权利要求1或2所述的基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，其特征在于，所述纳米磁流体颗粒的体积百分比浓度＜6.46×10^-3%。

5.根据权利要求1或2所述的基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，其特征在于，所述金属耦合层和所述金属衬底层由金或银制成。

6.根据权利要求5所述的基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，其特征在于，在光频范围内，所述金属耦合层和所述金属衬底层的介电常数实部ε_r＜-8.0，其介电常数虚部ε_i＜15.0。

7.根据权利要求6所述的基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，其特征在于，所述金属耦合层的厚度为20-40nm，所述金属衬底层的厚度≥100nm，所述样品室的厚度为0.5mm-0.7mm。

8.根据权利要求6或7所述的基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器，其特征在于，所述上层光学玻璃片和所述下层光学玻璃片的折射率均为1.507，所述上层光学玻璃片的厚度为0.3mm，所述下层光学玻璃片的厚度为1mm。

9.一种由基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器组成的测量系统，包括基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器、激发光源系统、光信号探测与处理系统；所述激发光源系统、所述光信号探测与处理系统设置在所述基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器的同侧；所述激发光源系统包括激光器，所述激光器发出的激光入射在所述金属包覆磁流体波导结构的上表面，当满足相位匹配条件时，激光在所述金属包覆磁流体波导结构中激发出超高阶导模；所述光信号探测与处理系统包括光电探测器和计算机，通过对所述光电探测器检测到的反射光强的大小进行分析，就可以实现对外磁场改变的实时监测。

10.根据权利要求9所述的由基于金属包覆磁流体波导的微小磁场传感器组成的测量系统，其特征在于，所述激光器以自由空间耦合的方式聚焦入射在反射谱线的共振吸收峰的上升沿或者下降沿的中心位置，激光的入射角为3-10°。