基于三重谐振的光学谐振腔交变磁场传感系统及使用方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于三重谐振的光学谐振腔交变磁场传感系统及使用方法，包括信号发生器、可调谐激光器、衰减器、偏振控制器、光纤锥、磁场传感单元、光电探测器、偏置器、示波器、分束器、电学频谱分析仪、第一网络分析仪、第二网络分析仪、直流磁场、线圈和比例‑积分‑微分控制器；当YIG球的力学模式、铁磁共振模式和待测交变磁场频率接近、产生三重谐振时，该系统可以获得较高的磁场探测灵敏度。该系统同时兼具低功耗、抗电磁干扰等优点，可为磁场探测领域提供新的器件选择。

【技术实现步骤摘要】
基于三重谐振的光学谐振腔交变磁场传感系统及使用方法
本专利技术涉及的是一种基于三重谐振的光学谐振腔交变磁场传感系统及使用方法，具体涉及的是由钇铁石榴石钇铁石榴石球形腔和光纤锥构成的光学谐振系统和能够激发钇铁石榴石球形腔中铁磁共振的微波谐振腔构建的磁场传感系统，该传感系统中钇铁石榴石钇铁石榴石球的力学模式、铁磁共振模式与待测交变磁场信号的频率接近，产生三重谐振时，可以获得高的磁场探测灵敏度，属于光学领域。
技术介绍
磁场传感器广泛应用于数字经济、交通运输、生命健康、国防等领域，实现的方式多种多样。与现有的磁场传感方法相比，基于光学系统的磁场传感技术有着速度快、抗电磁干扰能力强等优势。目前已经提出了基于磁力效应、法拉第效应、磁致伸缩效应等原理的磁场测量方案。但是现有光学传感器仍存在带宽受限、灵敏度不够高等问题。在外界磁场信号与腔的力学模式发生谐振时，基于光学谐振腔和磁致伸缩介质构成的光学磁场传感器的传感性能可以得到极大的增强，为进一步提升该类传感器的磁场探测性能，这里我们提出了一种基于三重谐振的光学谐振腔交变磁场传感系统，当外界待测磁场信号与钇铁石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三重谐振的光学谐振腔交变磁场传感系统，包括可调谐激光器(1)、衰减器(2)、偏振控制器(3)、光纤锥(4)、磁场传感单元(5)、光电探测器(6)、偏置器(7)、示波器(8)、分束器(9)、电学频谱分析仪(10)、第一网络分析仪(11)、第二网络分析仪(12)、信号发生器(13)、直流磁场(14)、线圈(15)、钇铁石榴石球形腔(16)、微波谐振腔(17)、支架(18)、紫外胶水(19)和比例-积分-微分控制器(20)；/n其特征在于：信号发生器(13)输出两通道信号，第一通道的信号一路发送到可调谐激光器(1)的电压调谐端，使调谐激光器(1)开始输出扫频光信号；第一通道的信号的另一路送到...

【技术特征摘要】
1.基于三重谐振的光学谐振腔交变磁场传感系统，包括可调谐激光器(1)、衰减器(2)、偏振控制器(3)、光纤锥(4)、磁场传感单元(5)、光电探测器(6)、偏置器(7)、示波器(8)、分束器(9)、电学频谱分析仪(10)、第一网络分析仪(11)、第二网络分析仪(12)、信号发生器(13)、直流磁场(14)、线圈(15)、钇铁石榴石球形腔(16)、微波谐振腔(17)、支架(18)、紫外胶水(19)和比例-积分-微分控制器(20)；
其特征在于：信号发生器(13)输出两通道信号，第一通道的信号一路发送到可调谐激光器(1)的电压调谐端，使调谐激光器(1)开始输出扫频光信号；第一通道的信号的另一路送到示波器(8)；信号发生器(13)第二通道的信号送入线圈(15)，用于产生校准的单频磁场；可调谐激光器(1)的光出射端与衰减器(2)的输入端连接，衰减器(2)的输出端与偏振控制器(3)的输入端连接，偏振控制器(3)输出端接磁场传感单元(5)，所述的磁场传感单元(5)包括光纤锥(4)、钇铁石榴石球形腔(16)、微波谐振腔(17)、支架(18)和紫外胶水(19)；光纤锥(4)与偏振控制器(3)输出端连接，光纤锥(4)输出的光场通过倏逝波耦合的方式进入YIG球形腔(16)内，YIG球形腔(16)内光场经过光纤锥(4)耦合输出至光电探测器(6)的接收端，光电探测器(6)输出的信号进入偏置器(7)，偏置器(7)将输入的信号分为直流和交流两部分；其中直流信号被送入到示波器(8)中，交流信号则进入分束器(9)中分别送入电学频谱分析仪(10)和第一网络分析仪(11)中；比例-积分-微分控制器(20)的输出端接可调谐激光器(1)的电压调谐端，光电探测器(6)的输出信号端接比例-积分-微分控制器(20)；第二网络分析仪(12)的输出端接微波谐振腔(17)；
可调谐激光器(1)、衰减器(2)、偏振控制器(3)、光纤锥(4)、光电探测器(6)之间的连接均采用光纤连接；光电探测器(6)与偏置器(7)，偏置器(7)与示波器(8)，信号发生器(13)与示波器(8)，信号发生器(13)与可调谐激光器(1)，偏置器(7)与分束器(9)，分束器(9)与电学频谱分析仪(10)，分束器(9)与第一网络分析仪(11)，第一网络分析仪(11)与线圈(15)，信号发生器(13)与线圈(15)之间均使用电学线缆连接，PID控制器(20)与可调谐激光器(1)、PID控制器(20)与示波器(8)、PID控制器(20)与探测器(6)之间均使用电学线缆连接；所述的直流磁场(14)与线圈(15)设置在磁场传感器(5)的两侧，直流磁场(14)利用直流磁铁产生或通过线圈(15)外接电流源、电压源获得；直流磁场(14)能调谐钇铁石榴石球形腔(16)的铁磁共振频率，使钇铁石榴石球形腔(16)的铁磁共振频率和力学模式频率相同以便产生谐振；线圈(15)分别与信号发生器(17)、第一网络分析仪(11)互连得到用于系统校准单频和某频带内的交流磁场，进而标定磁场传感单元(5)的交变磁场传感性能；
磁场传感单元(5)中的钇铁石榴石球形腔(16)和支架(18)之间通过紫外胶水(19)粘结在一起，同时支架(18)和微波谐振腔(17)之间也用紫外胶水(19)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于长秋，陈志远，马世昌，周铁军，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33