基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器
阅读：1035发布：2020-06-01
专利汇可以提供基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于光纤反射式 表面 等离子体 共振的 磁场 传感器 ，属于光纤传感领域。该光纤传感器采用终端反射式传感结构，光纤端面 抛光 并采用 磁控溅射 方法在端面溅射一层250nm以上厚度的 银 膜作为反射镜面；剥去光纤上距离反射端面5-10mm 位置 的涂覆层和包层，剥去长度为5-20mm,作为传感通道；在传感通道上通过磁控溅射方法溅射一层厚度为50nm的银膜，再利用 脉冲激光沉积 法沉积一层厚度为110nm的 铁 酸铋膜；所采用光纤为塑料包层多模光纤，光纤直径为400-600μm、数值孔径大于0.2。本发明中使用反射式光纤传感器，具有体积微小、操作方便、制作简单、更易在复杂环境下测量等优点。，下面是基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器专利的具体信息内容。
基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器
技术领域
背景技术
[0002] 目前基于表面等离子体共振原理的磁场传感器很少，并且多采用棱镜耦合结构，基于棱镜式的表面等离子体共振传感器因其传感区体积、系统结构复杂很难广泛应用于工业生产中；目前基于铁酸铋薄膜测量磁场的表面等离子体共振传感器也是基于棱镜式耦合结构，体积相对光纤传感器较大，难以对空间狭小的磁场进行测量，并且其制作成本相对于光纤传感器较为高昂；传统的透射式光纤传感器需要有导入光纤和导出光纤，传感区域位于仪器中间部分，对于只有单侧开口的待测区域，检测较为困难。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器，采用银膜和铁酸铋膜作为传感区域，能够对待测区域磁感应强度进行有效的测量；以光纤作为传播信号的媒介，避免了棱镜式传感器系统的复杂结构和较大体积；采用反射式传感结构，可以将探头放入小于600μm*600μm的探测区域，探测范围更为广泛。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：
[0005] 一种基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器，该磁场传感器采用终端反射式传感结构，将光纤两端面抛光，采用磁控溅射方法在一端面溅射一层厚度为250nm以上的银膜作为反射镜面；在距离反射端面5-10mm剥去光纤上的涂覆层和包层，剥去长度为5-20mm，作为传感通道；在传感通道上通过磁控溅射方法溅射一层厚度为50nm的银膜，再利用脉冲激光沉积法沉积一层厚度为110nm的铁酸铋膜；所采用光纤为塑料包层多模光纤，光纤直径为400-600μm、数值孔径大于0.2。
[0006] 该发明采用一分二多模光纤分路器对信号进行耦合与传输。光纤宽带光源从光纤分路器一端进入光纤反射式表面等离子体磁场传感器，在光纤纤芯表面传感区域铁酸铋-银膜处激发表面等离子体共振，传感信号波长发生改变，传感信号经反射端面反射后沿光纤分路器另一端传输进光纤光谱仪进行信号解调。
[0007] 本发明的效果和益处是：本发明利用铁酸铋作为传感器基质，铁酸铋为多铁性材料，对磁感应强度有着良好的响应，利用铁酸铋-银混合膜光纤表面等离子体共振传感器可以有效的测量磁感应强度变化；采用了光纤式表面等离子体共振传感器作为传感头，体积微小、操作方便、制作简单；采用了终端反射式光纤传感器结构，更容易对单侧开口待测磁场区域进行测量。附图说明
[0008] 附图是一种基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器结构示意图。
[0009] 图中：1塑料包层多模光纤纤芯；2光纤包层与涂覆层；3铁酸铋膜；4银膜；5反射镜面。
具体实施方式
[0010] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
[0011] 本发明采用塑料包层光纤，光纤各项数据分别为：纤芯直径400μm，包层直径430μm，涂覆层直径730μm，数值孔径为0.37。
[0012] 本发明的制作过程如下：
[0014] 2)将端面镀膜后的光纤在距反射镜面10mm处，用光纤钳将光纤涂覆层去除10mm作为传感通道。利用切刀将传感通道的包层去除，为了使光纤包层完全去除，再将上述光纤放入丙酮溶液中浸泡五分钟，取出后浸泡在去离子水中用超声波清洗仪进行清洗。
[0015] 3)将上述光纤平置在镀膜仪中利用磁控溅射镀膜方法在传感通道溅射一层50nm厚度银膜。
[0016] 4)将上述光纤放置在镀膜仪中，利用脉冲激光沉积法在传感区域镀一层厚度为100nm的铁酸铋膜。
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