一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器，该探测器包括连续谱光源、光谱仪、耦合器、光纤、气泡微腔、包覆层、磁性颗粒。磁性颗粒在交变磁场的作用下，磁化发热，包覆层吸收该热量后膨胀，从而改变气泡微腔的尺寸，进而改变气泡微腔的共振波长，通过探测气泡微腔的反射光谱，根据共振波长确定磁场强度。由于该发明专利技术将探测磁场的磁性颗粒附着在光纤的头部，所以能够针对狭小空间、特别是管状空间的磁场进行探测。另外，由于微腔的共振波长对微腔的尺寸非常敏感，所以本发明专利技术又具有灵敏度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器
本专利技术涉及磁场探测领域，具体涉及一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器。
技术介绍
磁场探测涉及生产和生活的各个领域，特别是在医学和环境测量领域具有重要的地位。传统磁场探测设备尺寸大，不能够针对狭窄区域、特别是管状空间的磁场进行高灵敏度探测。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器，该探测器包括连续谱光源、光谱仪、耦合器、光纤、气泡微腔、包覆层、磁性颗粒。光纤包括包层和纤芯。气泡微腔置于光纤的端面。纤芯连接气泡微腔。包覆层包覆气泡微腔。磁性颗粒置于包覆层的外部。在光纤的另一端面连接耦合器，耦合器连接连续谱光源和光谱仪。更进一步地，磁性颗粒为四氧化三铁纳米粒子。更进一步地，四氧化三铁纳米粒子的粒径为10纳米-100纳米。更进一步地，还包括贵金属层。更进一步地，贵金属层包覆包覆层，磁性颗粒置于贵金属层上。更进一步地，贵金属层为金。更进一步地，贵金属层的厚度大于2纳米、小于40纳米。更进一步地，在磁性颗粒外部还设有气凝胶层。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器，磁性颗粒在交变磁场的作用下，磁化发热，包覆层吸收该热量后膨胀，从而改变气泡微腔的尺寸，进而改变气泡微腔的共振波长，通过探测气泡微腔的反射光谱，根据共振波长确定磁场强度。由于该专利技术将探测磁场的磁性颗粒附着在光纤的头部，所以能够针对狭小空间、特别是管状空间的磁场进行探测。另外，由于微腔的共振波长对微腔的尺寸非常敏感，所以本专利技术又具有灵敏度高的优点。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是基于光纤气泡微腔的磁场探测器的示意图。图2是又一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器的示意图。图中：1、纤芯；2、包层；3、气泡微腔；4、磁性颗粒；5、包覆层；6、贵金属层。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1本专利技术提供了一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器，如图1所示，该磁场探测器包括连续谱光源、光谱仪、耦合器、光纤、气泡微腔3、包覆层5、磁性颗粒4。光纤包括包层2和纤芯1。气泡微腔3置于光纤的端面，纤芯2连接气泡微腔3。包覆层5包覆气泡微腔3。如文献“光纤气泡微腔传感技术”(应用科学学报，第36卷，第1期，2018年)所述，在光纤端面气泡微腔可以通过光纤准备、预处理、施加应力、轴向拉伸及放电、重复放电加热、端面气泡微腔优化等步骤在光纤端面制备。光纤的纤芯1与气泡微腔3连接，光纤的包层2形成包覆层5，包覆层5包覆气泡微腔3。包覆层5与包层2连接，并且为相同材料。特别地，在气泡微腔3的头部，也就是远离纤芯1一侧，包覆,3的厚度小，所以气泡微腔3的形状容易受在外界作用下，发生形变。磁性颗粒4置于包覆层5的外部，磁性颗粒4为四氧化三铁纳米粒子，四氧化三铁纳米粒子的粒径为10纳米-100纳米，以便于磁性颗粒4更多地吸收磁场能量，产生更多的热。在光纤的另一端面连接耦合器，耦合器又连接连续谱光源和光谱仪。连续谱光源发出的光经耦合器进入光纤，并传播到气泡微腔3，经气泡微腔3反射后，经耦合器进入光谱仪，光谱仪探测反射光谱。测量磁场时，将该磁场探测器置于待测区域，在待测区域的交变磁场作用下，磁性颗粒4被磁化发热，包覆层5吸收热量后膨胀，从而改变气泡微腔3的尺寸，进而改变气泡微腔3的共振波长，通过探测气泡微腔3的反射光谱，根据共振波长确定磁场强度。由于该专利技术将探测磁场的磁性颗粒4附着在光纤的头部，所以能够针对狭小空间、特别是管状空间的磁场进行探测。另外，由于微腔的共振波长对微腔的尺寸非常敏感，所以本专利技术又具有灵敏度高的优点。实施例2在实施例1的基础上，如图2所示，该磁场探测器还包括贵金属层6。贵金属层6包覆包覆层5，也就是在包覆层5的外侧设置贵金属层6。磁性颗粒4置于贵金属层6上。贵金属层6具有很好的散热特性，能够将四氧化三铁纳米粒子产生的热均匀地分布在包覆层5上，使得包覆层5产生均匀的膨胀。这样一来，一方面使得包覆层5发生更大程度地形变，提高探测的灵敏度；另一方面，使得气泡微腔3的反射光谱中共振谷的形貌不发生显著变化，为信号处理带来方便。也就是说，在包覆层5热膨胀的过程中，如果不仅改变了气泡微腔3的尺寸，而且严重地改变了气泡微腔3的形貌，例如将气泡微腔3变成了关于纤芯1非轴对称的，那么反射光谱中将产生至少两种共振模式，如果这两个共振模式的波长距离近，将增加了信号的半峰宽，从而降低了探测的灵敏度。更进一步地，贵金属层6为金，贵金属层6的厚度大于2纳米、小于40纳米。贵金属层6为通过电子束蒸发镀膜的方式，在包覆层5外镀膜贵金属层6。当贵金属层6的厚度较小时，特别是小于10纳米时，贵金属层6表现为相互连接的贵金属颗粒，这些贵金属颗粒相互连接，但是贵金属颗粒间又有着缝隙或透明窗口。这不仅保证了贵金属层6的散热作用，而且减小了贵金属层6对包覆层5的束缚作用。也就是减小了当包覆层5膨胀时，贵金属层6对包覆层5的限制作用。另一方面，贵金属层6的颗粒状薄膜增加了贵金属层6的粗糙度，有利于磁性颗粒4附着在贵金属层6上，提高了器件的稳定性。更进一步地，在磁性颗粒4外部还设有气凝胶层。气凝胶层具有很好的隔热作用，磁场又能够穿透气凝胶层，所以气凝胶层不影响磁性颗粒4对磁场的吸收。另外，气凝胶层还能够防止所探测空间内的其他物体对磁场颗粒4的碰撞。探测时，减少了其他物体对器件的损害。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器，其特征在于，包括：连续谱光源、光谱仪、耦合器、光纤、气泡微腔、包覆层、磁性颗粒；所述光纤包括包层和纤芯，所述气泡微腔置于所述光纤的端面，所述纤芯连接所述气泡微腔，所述包覆层包覆所述气泡微腔，所述磁性颗粒置于所述包覆层的外部；在所述光纤的另一端面连接所述耦合器，所述耦合器连接所述连续谱光源和所述光谱仪。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤气泡微腔的磁场探测器，其特征在于，包括：连续谱光源、光谱仪、耦合器、光纤、气泡微腔、包覆层、磁性颗粒；所述光纤包括包层和纤芯，所述气泡微腔置于所述光纤的端面，所述纤芯连接所述气泡微腔，所述包覆层包覆所述气泡微腔，所述磁性颗粒置于所述包覆层的外部；在所述光纤的另一端面连接所述耦合器，所述耦合器连接所述连续谱光源和所述光谱仪。


2.如权利要求1所述的基于光纤气泡微腔的磁场探测器，其特征在于：所述磁性颗粒为四氧化三铁纳米粒子。


3.如权利要求2所述的基于光纤气泡微腔的磁场探测器，其特征在于：所述四氧化三铁纳米粒子的粒径为10纳米-100纳米。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中山科立特光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44