[实用新型]一种全光学设计的磁传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全光学设计的磁传感装置，属于磁场测量技术领域。

背景技术

基于相干粒子数捕获效应的原子磁力仪是近几年发展起来的一种新的测磁手段，它通过检测激光与原子作用后的透射光谱来实现对磁场的测量，是一种结构简单、精度高、体积小、功耗低的磁力仪。物理探头是磁力仪的传感部分，一般由激光二极管、透镜、衰减片、四分之一波片、干涉介质样品池、加热片、温度传感器和光电探测器组成，其中以激光二极管和干涉介质样品池作为核心部件，通过衰减片和四分之一波片调整两束激光的强度，再把激光二极管所发出的线偏振光转变为圆偏振光。激光束与干涉介质相互作用后，由光电探测器接收带有磁场信息的光信号，并把光信号转化为电信号，传给电路系统部分，因此探头设计的好坏直接影响磁力仪的分辨率。

在原子磁力仪的探头中，激光二极管、光电探测器等电子元器件以及配套的电子电路会对干涉介质带来磁场干扰，最终会影响磁力仪的精度。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种全光学设计的磁传感装置，不含激光二极管和光电探测器，入射光和出射光均由光纤引入/引出的全光学磁传感装置，有效消除电子器件磁化带来的磁异干扰，增强磁传感装置的环境适应性。

本实用新型的技术解决方案是：

一种全光学设计的磁传感装置，包括：入射光纤、准直透镜、1/4波片、干涉介质样品池、直角棱镜、耦合透镜和出射光纤；

探测光源由入射光纤进行导引，之后经过准直透镜转换为平行光，再经过/波片调整为圆偏振态；圆偏振态的激光入射到干涉介质样品池，与干涉介质样品池中的干涉介质原子相互作用后，形成带有磁场信息的光信号并输出到直角棱镜，经过直角棱镜反射后，再通过耦合透镜，最后由出射光纤将带有磁场信息的光信号导出。

所述入射光纤为保偏光纤，出射光纤为保偏光纤或多模光纤。

还包括水热恒温系统、温度传感器和保温结构；水热恒温系统位于干涉介质样品池外部，将干涉介质样品池包覆在水热恒温系统中间，保温结构将水热恒温系统包覆在其内部，温度传感器监测干涉介质样品池的温度。

所述水热恒温系统包括陶瓷导热热沉和硅胶循环导液管；在陶瓷导热热沉中心部位有干涉介质样品池预留位，陶瓷导热热沉的侧面有温度传感器预留位，硅胶循环导液管固定在陶瓷导热热沉上。

所述探测光源采用激光光源。所述硅胶循环导液管中有热水循环流动。

干涉介质样品池内部装有碱金属原子和缓冲气体，缓冲气体采用惰性气体。所述保温结构采用聚四氟乙烯材料。

本实用新型与现有技术相比的有益效果：

(1)本实用新型将激光二极管、光电探测器、样品池加热丝以及配套的电子电路移出磁传感装置，使用入射光纤导引激光二极管发出的光源，出射光纤将带有磁场信息的光信号导出给光电探测器，水热恒温系统替代样品池加热丝，使装置内不包含任何电子器件，去除了电子器件工作电流带来的磁场干扰以及电子线路材料本身磁化效应引起的磁异扰动，提高了原子磁力仪的分辨率；

激光二极管不在磁传感装置内，探测光源通过入射光纤导引，使得连接主机的线缆形变不会引起激光功率变化，提高了原子磁力仪工作的稳定性和可靠性；

(2)本实用新型采用的水热恒温系统，消除了样品池加热丝持续电热带来的磁场干扰，避免了关断式电热系统引起的温度区间性变化，显著提高了干涉介质样品池温度的稳定性和温控精度，优化了干涉效果。

附图说明

图1是本实用新型全光学磁传感装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例的准直透镜调整架主视图；

图3是本实用新型的水热恒温系统设计图；

图4是本实用新型的聚四氟乙烯保温结构设计图(封装前)；

图5是本实用新型的聚四氟乙烯保温结构设计图(封装后)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种全光学设计的磁传感装置，包括：入射光纤101、准直透镜102、1/4波片103、干涉介质样品池104、水热恒温系统105、温度传感器106、保温结构107、直角棱镜108、耦合透镜109和出射光纤110。此套全光学设计的磁传感装置用于完成光与原子间相互作用，实现量子干涉效应。