[发明专利]一种双芯光纤磁场传感探头

说明书

本发明是一种双芯光纤磁场传感探头。它包括激光光源1、耦合模块2、双芯光纤传感探头3、探测器4，所述的耦合模块2包括光波导2（1）、光波导2（2），所述的双芯光纤包括纤芯3（1）、纤芯3（2）、包层3（3）、注有磁流体的刻槽3（4）、反射膜3（5），注有磁流体的刻槽3（4）位于双芯光纤的上端面，反射膜3（5）粘接在双芯光纤的上端面，和注有磁流体的刻槽3（4）的下表面形成F‑P腔结构，当存在磁场时，磁流体的折射率发生改变，从而改变F‑P腔的等效腔长，通过输出光的变化就可以实现磁场的测量。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及一种双芯光纤磁场传感探头，其结构由激光光源、耦合模块、双芯光纤传感探头、探测器组成，以实现磁场的测量。

背景技术

磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。传统的磁场传感器，如霍尔传感器、磁阻传感器、磁通门传感器和磁感应线圈传感器等易于受电磁干扰，而光纤磁场传感器具有体积小、重量轻、精度高、抗电磁干扰能力强并且可以远程测量等优点。基于不同的光学原理，可制成不同类型的光纤传感器，如基于干涉型原理的光纤传感器、基于FBG原理光纤传感器等等。根据应用场合的不同，有应用于不同场合的光纤传感器，如温度型光纤传感器、折射率传感器、应力应变测量传感器以及磁场传感器等等。对于光纤传感器，目前的报道中，普通单芯光纤，即一个包层，一个纤芯，对于单芯光纤的应用比较多，尽管单芯光纤可以实现双向传输，但是由于其存在信号串扰，这使得的传感器精度不高。双芯光纤是同一个包层内包含两个纤芯的光纤，每个纤芯都是一条光波导，即一根双芯光纤中集成了两根单芯光纤，不存在信号串扰的问题，大大提高了传感器的精度。

磁流体是一种新型的纳米功能材料，既具有液体的流动性和固体物质的磁性，又具有丰富的光学性质，如磁光效应和热透镜效应。磁流体处于静态时，不表现出任何磁性；当外加磁场时，随着磁场强度的增加，磁流体的折射率也随之发生变化。所以，可以利用磁流体的磁光效应测量磁场。将双芯光纤和磁流体相结合，利用磁流体的磁光效应可以测量磁场。

双芯光纤磁场传感探头由双芯光纤和磁流体组成，这种双芯光纤比普通的单芯光纤光路简单。本发明采用双芯光纤和磁流体相结合的一种光纤磁场传感探头，来实现磁场的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双芯光纤磁场传感探头的设计方案，能实现对磁场的测量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明包括激光光源1、耦合模块2、双芯光纤传感探头3、探测器4，所述的耦合模块2包括光波导2（1）、光波导2（2），所述的双芯光纤包括纤芯3（1）、纤芯3（2）、包层3（3）、注有磁流体的刻槽3（4）、反射膜3（5），所述的激光光源1与光波导2（1）的下端耦合，光波导2（1）的上端与纤芯3（1）耦合，纤芯3（2）的上端与光波导2（2）耦合，光波导2（2）的下端与所述的探测器5耦合。如图1所示。

所述的耦合模块2，长3mm，宽3mm，高2mm。

所述的光波导2（1）的直径为4um，所述的光波导2（2）的直径为4um，光波导2（1）和光波导2（2）的上端相距62.5um，下端相距1mm。

所述的双芯光纤包层3（3）直径为125um，纤芯3（1）直径为4um，纤芯3（2）直径为4um，两纤芯间距62.5um，数值孔径为0.25。

所述的注有磁流体的刻槽3（4）是利用飞秒激光在双芯光纤的上端面刻蚀而得，长80um，宽80um，深0.3um。

所述的反射膜3（5）膜厚0.2um，粘接在双芯光纤上端面，和注有磁流体的刻槽3（4）构成一个整体，作为刻槽的上反射面和下表面形成F-P腔结构，起到密封磁流体的作用。

本发明是一种双芯光纤磁场传感探头。本发明具有测量精度高、制作简单、体积小等优点。