一種全光學(xué)設(shè)計的磁傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種全光學(xué)設(shè)計的磁傳感裝置，屬于磁場測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]基于相干粒子數(shù)捕獲效應(yīng)的原子磁力儀是近幾年發(fā)展起來的一種新的測磁手段，它通過檢測激光與原子作用后的透射光譜來實現(xiàn)對磁場的測量，是一種結(jié)構(gòu)簡單、精度高、體積小、功耗低的磁力儀。物理探頭是磁力儀的傳感部分，一般由激光二極管、透鏡、衰減片、四分之一波片、干涉介質(zhì)樣品池、加熱片、溫度傳感器和光電探測器組成，其中以激光二極管和干涉介質(zhì)樣品池作為核心部件，通過衰減片和四分之一波片調(diào)整兩束激光的強度，再把激光二極管所發(fā)出的線偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光。激光束與干涉介質(zhì)相互作用后，由光電探測器接收帶有磁場信息的光信號，并把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，傳給電路系統(tǒng)部分，因此探頭設(shè)計的好壞直接影響磁力儀的分辨率。
[0003]在原子磁力儀的探頭中，激光二極管、光電探測器等電子元器件以及配套的電子電路會對干涉介質(zhì)帶來磁場干擾，最終會影響磁力儀的精度。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種全光學(xué)設(shè)計的磁傳感裝置，不含激光二極管和光電探測器，入射光和出射光均由光纖引入/引出的全光學(xué)磁傳感裝置，有效消除電子器件磁化帶來的磁異干擾，增強磁傳感裝置的環(huán)境適應(yīng)性。
[0005]本實用新型的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種全光學(xué)設(shè)計的磁傳感裝置，包括:入射光纖、準(zhǔn)直透鏡、1/4波片、干涉介質(zhì)樣品池、直角棱鏡、耦合透鏡和出射光纖；
[0007]探測光源由入射光纖進(jìn)行導(dǎo)引，之后經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡轉(zhuǎn)換為平行光，再經(jīng)過/波片調(diào)整為圓偏振態(tài)；圓偏振態(tài)的激光入射到干涉介質(zhì)樣品池，與干涉介質(zhì)樣品池中的干涉介質(zhì)原子相互作用后，形成帶有磁場信息的光信號并輸出到直角棱鏡，經(jīng)過直角棱鏡反射后，再通過耦合透鏡，最后由出射光纖將帶有磁場信息的光信號導(dǎo)出。
[0008]所述入射光纖為保偏光纖，出射光纖為保偏光纖或多模光纖。
[0009]還包括水熱恒溫系統(tǒng)、溫度傳感器和保溫結(jié)構(gòu)；水熱恒溫系統(tǒng)位于干涉介質(zhì)樣品池外部，將干涉介質(zhì)樣品池包覆在水熱恒溫系統(tǒng)中間，保溫結(jié)構(gòu)將水熱恒溫系統(tǒng)包覆在其內(nèi)部，溫度傳感器監(jiān)測干涉介質(zhì)樣品池的溫度。
[0010]所述水熱恒溫系統(tǒng)包括陶瓷導(dǎo)熱熱沉和硅膠循環(huán)導(dǎo)液管；在陶瓷導(dǎo)熱熱沉中心部位有干涉介質(zhì)樣品池預(yù)留位，陶瓷導(dǎo)熱熱沉的側(cè)面有溫度傳感器預(yù)留位，硅膠循環(huán)導(dǎo)液管固定在陶瓷導(dǎo)熱熱沉上。
[0011]所述探測光源采用激光光源。所述硅膠循環(huán)導(dǎo)液管中有熱水循環(huán)流動。
[0012]干涉介質(zhì)樣品池內(nèi)部裝有堿金屬原子和緩沖氣體，緩沖氣體采用惰性氣體。所述保溫結(jié)構(gòu)采用聚四氟乙烯材料。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果:
[0014](1)本實用新型將激光二極管、光電探測器、樣品池加熱絲以及配套的電子電路移出磁傳感裝置，使用入射光纖導(dǎo)引激光二極管發(fā)出的光源，出射光纖將帶有磁場信息的光信號導(dǎo)出給光電探測器，水熱恒溫系統(tǒng)替代樣品池加熱絲，使裝置內(nèi)不包含任何電子器件，去除了電子器件工作電流帶來的磁場干擾以及電子線路材料本身磁化效應(yīng)引起的磁異擾動，提高了原子磁力儀的分辨率；
[0015]激光二極管不在磁傳感裝置內(nèi)，探測光源通過入射光纖導(dǎo)引，使得連接主機(jī)的線纜形變不會引起激光功率變化，提高了原子磁力儀工作的穩(wěn)定性和可靠性；
[0016](2)本實用新型采用的水熱恒溫系統(tǒng)，消除了樣品池加熱絲持續(xù)電熱帶來的磁場干擾，避免了關(guān)斷式電熱系統(tǒng)引起的溫度區(qū)間性變化，顯著提高了干涉介質(zhì)樣品池溫度的穩(wěn)定性和溫控精度，優(yōu)化了干涉效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型全光學(xué)磁傳感裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實用新型實施例的準(zhǔn)直透鏡調(diào)整架主視圖；
[0019]圖3是本實用新型的水熱恒溫系統(tǒng)設(shè)計圖；
[0020]圖4是本實用新型的聚四氟乙烯保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計圖(封裝前)；
[0021]圖5是本實用新型的聚四氟乙烯保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計圖(封裝后)。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0023]如圖1所示，本實用新型提供了一種全光學(xué)設(shè)計的磁傳感裝置，包括:入射光纖101、準(zhǔn)直透鏡102、1/4波片103、干涉介質(zhì)樣品池104、水熱恒溫系統(tǒng)105、溫度傳感器106、保溫結(jié)構(gòu)107、直角棱鏡108、耦合透鏡109和出射光纖110。此套全光學(xué)設(shè)計的磁傳感裝置用于完成光與原子間相互作用，實現(xiàn)量子干涉效應(yīng)。
[0024]激光二極管和光電探測器與全光學(xué)設(shè)計的磁傳感裝置分離，兩者安裝在與原子磁力儀配套的電路板上，其中激光二極管作為探測光源，與入射光纖101相耦合，光線通過入射光纖101導(dǎo)引到全光學(xué)磁傳感裝置內(nèi)部；光電探測器作為信號檢測部件，與出射光纖110相耦合，探頭內(nèi)帶有磁場信息的光信號通過出射光纖110導(dǎo)引到光電探測器，光電探測器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳給電路系統(tǒng)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到待測磁場值。其中，入射光纖101為保偏光纖，出射光纖110為保偏光纖或多模光纖。
[0025]探測光源由入射光纖101進(jìn)行導(dǎo)引，之后經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡102轉(zhuǎn)換為平行光，再經(jīng)過1/4波片103調(diào)整為圓偏振態(tài)，探測光源采用激光光源；圓偏振態(tài)的激光入射到干涉介質(zhì)樣品池104，干涉介質(zhì)樣品池104內(nèi)部裝有堿金屬原子和緩沖氣體，緩沖氣體采用惰性氣體，圓偏振態(tài)的激光與干涉介質(zhì)樣品池104中的干涉介質(zhì)原子相互作用后，形成帶有磁場信息的光信號并輸出到直角棱鏡108，經(jīng)過直角棱鏡108反射后，再通過耦合透鏡109，最后由出射光纖110將帶有磁場信息的光信號導(dǎo)出。
[0026]準(zhǔn)直透鏡102與入射光纖101的光纖頭保持共軸性，準(zhǔn)直透鏡調(diào)整架的主視圖如圖2所