金属化封装的磁光传感器制造技术

金属化封装的磁光传感器，涉及一种磁光传感器。本实用新型专利技术是为了解决现有磁光传感器测量准确度低、性能稳定性差和使用寿命短的问题。本实用新型专利技术金属封装筒内一端具有第一方形槽与偏振棱镜外形相匹配，金属封装筒内另一端具有第二方形槽与偏振分束棱镜外形相匹配，金属封装筒内两个方形槽之间为圆形通孔与圆柱体光学传感玻璃相匹配，两个方形槽、圆形通孔与金属封装筒具有相重合的中心线，两个方形槽具有绕中心线相对４５度的转角，圆柱体光学传感玻璃与金属封装筒的内壁之间设有缓冲层，金属封装筒的两端分别焊接在一个金属架上，第一光纤准直器和第二光纤准直器分别与一个金属架的中心孔相匹配并相互焊接固定。本实用新型专利技术作为一种磁光传感器。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种金属化封装的磁光传感器。
技术介绍
磁光传感器是一种基于法拉第磁光效应的新型磁场传感器，它的基本工作 原理是 一束线偏振光通过置于磁场中的磁光玻璃后，线偏振光的方位角发生 偏转，方位角偏转的大小与沿光程方向的磁场分量的积分成正比。由此通过测 量线偏振光的偏转角，可以计算出某一区域在某一方向的平均磁场强度的大 小；当光程较短时，则可以反映出某一点在某一方向的磁场强度大小。如果配 合磁场收集装置，则磁场收集装置的输出值能够反映出建立起磁场的导体的通 电电流的大小。磁光传感器以其抗干扰能力强、体积小、重量轻、频带和动态范围宽等优 点，成为极具竞争力的新型磁场传感器。但长期以来，磁光传感器由于测量准 确度低、性能稳定性差和使用寿命短而未能得到广泛的应用，其主要原因在于: 由温度引起的应力线性双折射影响了磁光传感器的测量准确度；光路中粘接各 光学元件的光学胶由于受到温度等环境因素的影响产生形变而导致磁光传感 器的性能稳定性差；光学胶的变性脱落导致其使用寿命縮短。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有磁光传感器测量准确度低、性能稳定性 差和使用寿命短的问题，提出了一种金属化封装的磁光传感器。本技术包括第一光纤准直器、偏振棱镜、圆柱体光学传感玻璃、偏振 分束棱镜、第二光纤准直器、金属封装筒、缓冲层和两个金属架，金属封装筒 内一端具有第一方形槽并与偏振棱镜外形相匹配，金属封装筒内另一端具有第 二方形槽并与偏振分束棱镜外形相匹配，金属封装筒内两个方形槽之间为圆形 通孔并与圆柱体光学传感玻璃相匹配，两个方形槽、圆形通孔与金属封装筒具 有相重合的中心线，两个方形槽之间具有绕中心线相对45度的转角，圆柱体光学传感玻璃的外表面与金属封装筒的内壁之间设有缓冲层，金属封装筒的两 端分别与一个金属架相焊接，金属架与金属封装筒的横截面的外轮廓大小相 等，金属架具有中心通孔，第一光纤准直器和第二光纤准直器分别与一个金属 架的中心通孔相匹配并相互焊接固定。 本技术的优点是本技术中金属封装筒的封装使得对于内部的圆柱体光学传感玻璃而 言，各个方向的热常数相同，同时圆柱体光学传感玻璃的各部分相对于中轴线 为对称结构，当外围温度一致时，能保证各处的热交换均衡而使各个方向的应 力一致并使应力降至最低，从而由于应力不一致导致的应力双折射降至最低， 使测量的准确度提高到0.2级；本技术中传播光路上的元器件采用金属封 装筒的内部结构进行固定，无胶粘接，使得传播光路的光损失减小，并且避免 了采用光学胶粘接所造成的受温度等环境因素的影响产生的形变，使磁光传感 器长期运行稳定性好；金属封装筒、金属架和光纤准直器相互之间采用焊接方 式连接为整体，与使用光学胶粘接的方式相比，由于光学胶受环境因素影响易 脱落，本技术磁光传感器的使用寿命延长。附图说明图1是本技术的整体结构示意图，图2是横截面的外轮廓为圆形的金 属封装筒的左视图，图3是横截面的外轮廓为圆形的金属架的左视图，图4 是横截面的外轮廓为正方形的的金属封装筒左视图，图5是横截面的外轮廓为 正方形的金属架的左视图，图6本技术的原理图。具体实施方式具体实施方式一下面结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式包括第一光纤准直器l、偏振棱镜2、圆柱体光学传感玻璃3、偏振分束棱镜4、第 二光纤准直器5、金属封装筒6、缓冲层7和两个金属架8，金属封装筒6内 一端具有第一方形槽并与偏振棱镜2外形相匹配，金属封装筒6内另一端具有 第二方形槽并与偏振分束棱镜4外形相匹配，金属封装筒6内两个方形槽之间 为圆形通孔并与圆柱体光学传感玻璃3相匹配，两个方形槽、圆形通孔与金属 封装筒6具有相重合的中心线，两个方形槽之间具有绕中心线相对45度的转角，圆柱体光学传感玻璃3的外表面与金属封装筒6的内壁之间设有缓冲层7， 金属封装筒6的两端分别与一个金属架8相焊接，金属架8与金属封装筒6 的横截面的外轮廓大小相等，金属架8具有中心通 L,第一光纤准直器l和第 二光纤准直器5分别与一个金属架8的中心通孔相匹配并相互焊接固定。金属架8与金属封装筒6焊接成一体，使磁光传感器实现了在传播光路上 的无胶粘接，依靠金属之间的焊接点连接，提高了磁光传感器的可靠性、稳定 性和使用寿命；所述缓冲层7的作用是当环境温度变化时，对由圆柱体光学传 感玻璃3与金属封装筒6的膨胀系数不同而引起的尺寸的微小变化起到缓冲的 作用，以避免热胀冷縮产生的破坏作用；光纤准直器通过其金属外壳与金属架 焊接固定，它的作用是对其传输的光束进行准直，使传输光最大效率的耦合进 入所需的器件中。对金属封装筒6的加工首先在金属块上加工一圆形通孔，通孔的直径略 大于圆柱体光学传感玻璃3的直径；在金属块的一端加工第一方形槽，槽的深 度和大小与偏振棱镜2的尺寸相配合；将金属块绕中心线旋转45度，以同样的方式在金属块的另一端加工第二方形槽，与偏*分束棱镜4的尺寸相配合；将圆柱体光学传感玻璃3及缓冲层7放入金属封装筒6的圆形通孔部分，再将 偏振棱镜2和偏振分束棱镜4分别置于金属封装筒6内部两端的两个方形槽 中，并牢固粘接在槽中，由于金属封装筒6内的两个方形槽之间加工成相对旋 转45度角，于是偏振棱镜2和偏振分束棱镜4之间也具有绕中心线相对45 度的转角，这样对线偏振光的检测能够获得最大的灵敏度。工作过程 一束自然光通过第一光纤准直器1进入偏振棱镜2转变为一束 线偏振光，线偏振光通过置于磁场中的圆柱体光学传感玻璃3后，线偏振光的 偏振面发生了偏转，产生了法拉第旋转角，发生偏.转之后的线偏振光再通过偏 振分束棱镜4进入第二光纤准直器5。偏振棱镜2与偏振分束棱镜4具有同样的透振方向，当二者绕中心线相对 旋转45度，则其对光的透振方向产生了45度的夹角，当光线通过偏振棱镜2 进入到圆柱体光学传感玻璃3中，在磁场的作用下，光线的振动方向绕中心线 发生偏转，发生偏转之后的光线的振动方向与偏振棱镜2的透振方向的夹角为5法拉第旋转角(P。对圆柱体光学传感玻璃3输出的线偏振光的检测，只能通过 光强来反映法拉第旋转角cp。根据马吕斯定律，线偏振光通过偏振分束棱镜4 后，其透射光强满足 J。 = J; cos2 a ，其中，J,是输入线偏振光的光强，a是偏振棱镜2与偏振分束棱镜4之间 绕中心线相对的转角，J。是通过偏振分束棱镜4的光强，则通过圆柱体光学传感玻璃3和偏振分束棱镜4的输出光强为2 1 J。 = Jf cos (a _ cp) = 5 J; (1 + cos2(a - cp))，由此输出光强对法拉第旋转角的检测灵敏度为-化 T' ，/ 、~^ =入sm2(a — (p)， dcp通常法拉第旋转角比较小，为获取最大的灵敏度，令a-土45。，贝U-J。 =*Ji(l±sin2cp)，可见，对线偏振光的检测采用一只与偏振棱镜2绕中轴线相对旋转45度 的偏振分束棱镜4，将获得最大的灵敏度。图6所示，线条A代表光轴，B所示箭头代表磁场方向，cp为法拉第旋转角。具体实施方式二本实施方式与实施方式一的不同之处在于它还包括第三 光纤准直器IO，所述金属封装筒6的侧壁径向具有定位孔9，定位孔9垂直于 第二方形槽的一个侧面并与第二方形槽相通，定位孔9与第三光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属化封装的磁光传感器，其特征在于它包括第一光纤准直器（１）、偏振棱镜（２）、圆柱体光学传感玻璃（３）、偏振分束棱镜（４）、第二光纤准直器（５）、金属封装筒（６）、缓冲层（７）和两个金属架（８），金属封装筒（６）内一端具有第一方形槽并与偏振棱镜（２）外形相匹配，金属封装筒（６）内另一端具有第二方形槽并与偏振分束棱镜（４）外形相匹配，金属封装筒（６）内两个方形槽之间为圆形通孔并与圆柱体光学传感玻璃（３）相匹配，两个方形槽、圆形通孔与金属封装筒（６）具有相重合的中心线，两个方形槽之间具有绕中心线相对４５度的转角，圆柱体光学传感玻璃（３）的外表面与金属封装筒（６）的内壁之间设有缓冲层（７），金属封装筒（６）的两端分别与一个金属架（８）相焊接，金属架（８）与金属封装筒（６）的横截面的外轮廓大小相等，金属架（８）具有中心通孔，第一光纤准直器（１）和第二光纤准直器（５）分别与一个金属架（８）的中心通孔相匹配并相互焊接固定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志忠，王贵忠，孙如京，张国庆，于文斌，路忠峰，申岩，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，北京许继电力光学技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]