[发明专利]一种基于锥形光纤光栅的大带宽磁场传感器以及制备方法

权利要求书

1.一种基于锥形光纤光栅的大带宽磁场传感器，包括毛细玻璃管（4）、同轴密封设置在毛细玻璃管（4）内的锥形光纤光栅（3）以及设置在毛细玻璃管（4）内充满的磁流体（5）；其特征在于：锥形光纤光栅（3）包括依次连接的用于接收入射光波的进光段（301）、拉伸段（302）、用于导出光波的出光段（303）以及若干光纤光栅（304）；

其中，拉伸段（302）设置在毛细玻璃管（4）内，进光段（301）与出光段（303）延伸到毛细玻璃管（4）的外部；

其中，拉伸段（302）包括依次连接的第一圆台段（3021）、圆柱段（3022）以及第二圆台段（3023）；且，第一圆台段（3021）的大直径端与进光段（301）对应并相连；第一圆台段（3021）的小直径端与圆柱段（3022）的一端对应并相连；第二圆台段（3023）的小直径端与圆柱段（3022）的另一端对应并相连；第二圆台段（3023）的大直径端与出光段（303）对应并相连，第一圆台段（3021）与第二圆台段（3023）具有相同的锥度比，该锥度比为0.24-0.4；

其中，光纤光栅（304）长度为2-3 mm，光纤光栅（304）均匀设置在毛细玻璃管（4）内的中部且光纤光栅（304）刻写在第二圆台段（3023）的变径段。

2.根据权利要求1所述的一种基于锥形光纤光栅的大带宽磁场传感器，其特征在于：毛细玻璃管（4）的外侧同轴设置有用于防止磁流体（5）挥发的铝管（8）；该铝管（8）与进光段（301）、出光段（303）密闭设置。

3.根据权利要求2所述的一种基于锥形光纤光栅的大带宽磁场传感器，其特征在于：铝管（8）的内径为 0.7-1.0 mm，外径为0.9-1.2 mm，长度为5-6 cm。

4.根据权利要求1所述的一种基于锥形光纤光栅的大带宽磁场传感器，其特征在于：毛细玻璃管（4）的内径为0.3-0.5mm,外径为0.5-0.7mm，长度为3-4cm。

5.一种如权利要求1所述的一种基于锥形光纤光栅的大带宽磁场传感器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.将单模光纤通过相位掩膜板法进行熔融拉伸，然后在锥形光纤光栅（3）第二圆台段（3023）的变径段通过相位掩膜板法刻写光纤光栅（304），最终得到锥形光纤光栅（3）；

B.将毛细玻璃管（4）水平放置，将A步骤得到的锥形光纤光栅（3）同轴放置在毛细玻璃管（4）的中部，形成毛细玻璃管（4）与锥形光纤光栅（3）的组合体；

C.将B步骤得到的毛细玻璃管（4）与锥形光纤光栅（3）的组合体通过毛细作用，吸取磁流体（5），得到两端开口的充液玻璃管；

D.将C步骤中得到的两端开口的充液玻璃管水平静置15-20min，排除毛细玻璃管（4）内的空气，然后，在毛细玻璃管（4）的两端通过第一紫外固化胶封（6，7）将第一圆台段（3021）、圆柱段（3022）以及第二圆台段（3023）密封在毛细玻璃管（4）内，得到用于检测磁场强度的检测头；

其中，第一紫外固化胶封（6，7）固化的方法是通过紫外灯照射100-150 s；

将D步骤中得到的检测头外侧同轴设置防止磁流体（5）挥发的外壳且该外壳通过第二紫外固化胶封（9，10）密封。