[发明专利]一种光纤电磁传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种光纤电磁传感器及其制备方法。本发明的一种光纤电磁传感器，包括光纤、光纤器件、套筒、弹性悬膜，其特征在于：光纤连接在光纤器件上，光纤器件设置在套筒上，弹性悬膜设置在套筒的端面上，弹性悬膜上附有电磁颗粒，电磁场对电磁颗粒产生作用力以引发所述弹性悬膜发生形变，光纤器件射出的出射光束经发生形变之后的弹性悬膜反射回光纤器件上。其有益效果是：本发明在弹性悬膜表面附着电磁颗粒，解决了电磁薄膜的柔韧性、弹性和稳定性不佳的问题；电磁颗粒之间存在间隙，在弹性悬膜形变时，电磁颗粒之间不会相互挤压，从而不会影响弹性悬膜的形变，因而不会降低传感器的灵敏度与稳定性，而且还具有良好的电磁敏感特性。

技术领域

本发明涉及一种光纤电磁传感器及其制备方法，可用于检测环境中的磁场与电场。

背景技术

光纤传感器是以光为载体、光纤为媒介，感知和传输外界信号，适用于易燃、易爆、及电磁干扰等苛刻环境中(参见IEEE Sensors Journal，vol.8，pp.1184-1193，2008)。

光纤传感器通常分为光纤光栅结构和弹性悬膜结构：(1)光纤光栅传感器，需要配置可调谐激光器或光谱分析仪等来监控反射波长，因此系统价格昂贵；(2)基于弹性悬膜的光纤传感器，则是通过监测悬膜反射回的光强变化，而非波长变化，从而获知悬膜的形变，因此检测系统具有简单和低成本的优势(参见Applied Optics，vol.52，no.18，4223-4227，2013)。

由于电场或磁场可以对带电薄膜或磁性薄膜产生作用力。因此，可以采用电磁膜作为弹性悬膜，用于检测电磁场。但是，电磁膜只能由某些特定材料构成，其弹性、柔韧性和稳定性通常不满足弹性悬膜的要求。

因此，研发基于弹性悬膜结构的光纤电磁传感器，是本发明的创研动机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光纤电磁传感器及其制备方法。

本发明的一种光纤电磁传感器，其技术方案为：

一种光纤电磁传感器，包括光纤、光纤器件、套筒和弹性悬膜，其特征在于：所述光纤连接在所述光纤器件上，所述光纤器件设置在所述套筒上，所述弹性悬膜设置在所述套筒的端面上，所述弹性悬膜上附有电磁颗粒，电磁场对所述电磁颗粒产生作用力以引发所述弹性悬膜发生形变，所述光纤器件射出的出射光束经发生形变之后的弹性悬膜反射回所述光纤器件上。

其中，所述电磁颗粒的尺寸在10nm至10mm之间，所述电磁颗粒之间的间距在10nm至10mm之间。其中，所述电磁颗粒的形状是球形、柱形、椭球形或锥形。

其中，所述电磁颗粒设置在所述弹性悬膜的外表面。

其中，所述电磁颗粒设置在所述弹性悬膜的内表面。

其中，所述光纤器件为微结构光纤、拉锥光纤、光纤准直器或光学透镜。

其中，所述弹性悬膜的形状为圆形、三角形、矩形或多边形；所述弹性悬膜的材质为金属、玻璃、半导体或石英。

其中，所述弹性悬膜上镀有金属薄膜或光学介质膜。

本发明还提供了一种光纤电磁传感器的制备方法，包括如下几个步骤：

(1)制作弹性悬膜，并在弹性悬膜上附有电磁颗粒；

(2)将带有电磁颗粒的弹性悬膜粘贴在套筒的端面上；

(3)将光纤器件固定在套筒的内壁上，并使得光纤器件射出的出射光束入射到所述弹性悬膜上，所述弹性悬膜将光纤器件射出的出射光束反射回所述光纤器件。

其中，在步骤(1)中，在弹性悬膜的外表面粘贴一层磁性小柱体，所述磁性小柱体作为所述电磁颗粒。