CN105445678A - 基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器。
背景技术
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
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。
本发明所采用的技术方案是：
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。
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。
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
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。
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
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。
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。
本发明的制作过程如下：
1)取上述塑料包层多模光纤6cm,将光纤两侧端面用光纤打磨砂纸进行抛光，将其中一端用磁控溅射方法溅射250nm银膜，作为反射镜面；利用环氧树脂胶对反射镜面进行封装。
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。
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。
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。
Claims (2)
1.一种基于光纤反射式表面等离子体共振的磁场传感器，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，所述的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。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105911026A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-08-31 | 武汉理工大学 | 一种终端反射型螺旋芯光纤表面等离子体共振传感器 |
| CN108458994A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-28 | 南京信息工程大学 | 基于石墨烯复合膜的双d型光纤传感器及其制作方法 |
| CN111413283A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-14 | 大连理工大学 | 一种基于蝶翅鳞片的光纤气体传感器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545957A (zh) * | 2009-04-24 | 2009-09-30 | 江苏大学 | 一种栅结构磁电式磁场传感器及制作方法 |
| CN102213675A (zh) * | 2011-03-31 | 2011-10-12 | 大连理工大学 | 角度调谐式多通道光纤表面等离子体共振传感探头 |
| CN102405403A (zh) * | 2009-04-21 | 2012-04-04 | 松下电器产业株式会社 | 等离子体传感器及其制造方法、和向等离子体传感器中插入样品的方法 |
| TW201323852A (zh) * | 2011-12-09 | 2013-06-16 | Univ Nat Taiwan Science Tech | Ｌｅｄ結合光纖之生技檢測裝置 |
| CN104020140A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-09-03 | 大连理工大学 | 双通道自补偿光纤表面等离子体共振生化传感器 |
| CN104991206A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-10-21 | 东北大学 | 一种基于表面等离子体共振技术的磁场测量方法 |
-
2015
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102405403A (zh) * | 2009-04-21 | 2012-04-04 | 松下电器产业株式会社 | 等离子体传感器及其制造方法、和向等离子体传感器中插入样品的方法 |
| CN101545957A (zh) * | 2009-04-24 | 2009-09-30 | 江苏大学 | 一种栅结构磁电式磁场传感器及制作方法 |
| CN102213675A (zh) * | 2011-03-31 | 2011-10-12 | 大连理工大学 | 角度调谐式多通道光纤表面等离子体共振传感探头 |
| TW201323852A (zh) * | 2011-12-09 | 2013-06-16 | Univ Nat Taiwan Science Tech | Ｌｅｄ結合光纖之生技檢測裝置 |
| CN104020140A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-09-03 | 大连理工大学 | 双通道自补偿光纤表面等离子体共振生化传感器 |
| CN104991206A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-10-21 | 东北大学 | 一种基于表面等离子体共振技术的磁场测量方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张平: "磁电及多铁材料研究进展", 《材料导报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105911026A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-08-31 | 武汉理工大学 | 一种终端反射型螺旋芯光纤表面等离子体共振传感器 |
| CN105911026B (zh) * | 2016-06-27 | 2018-06-12 | 武汉理工大学 | 一种终端反射型螺旋芯光纤表面等离子体共振传感器 |
| CN108458994A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-28 | 南京信息工程大学 | 基于石墨烯复合膜的双d型光纤传感器及其制作方法 |
| CN111413283A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-14 | 大连理工大学 | 一种基于蝶翅鳞片的光纤气体传感器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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