Датчик магнитного поля Советский патент 1989 года по МПК G02F1/09 

Q3ui,1

Изобретение относится к магнитооптике и может быть применено в измерительной технике для преобразования переменного магнитного поля в эл ктрический сигнал.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения светосилы датчика и упрощение его конструкции.

На фиг. 1 и 2 представлены оптические схемы устройства.

Датчик по фиг. 1, содержит источник 1 света, устройство для вв.ода света в световод 2, световод 3, плас тину 4 из магнитооптического материала (MOM) и фотоприемник 5. Датчик по фиг. 2 может также содержать зеркало 6, при этом световод выполнен в виде Y-o6pa3Hord разветвителя.

Устройство работает следующим образом.

Луч света от источника 1 вводится устройством 2 в световод 3 и через него передается на пластину 4 MOM. Свет дифрагирует на регулярной доменной структуре в НОМ, и лучи нулевого порядка дифракции через второй отре- зок световода 3 поступают на фотоприемник 5. Лучи более высоких порядков рассеиваются в световоде, если для угла дифракции (f вьшолняетс соотношением |tp| 0 „ или А /d 2NA, где б уу|01к максимальный угол, под которым распространяется свет в световоде i - длина волны источника 1 света, NA - числовая апертура световода 3.

Интенсивность лучей нулевого порядка дифракции

-ult

пад е

(2S-d)in Ft+cos F

где I „ . - интенсивность падающих на

ПЧ д

MOM лучей; сС - коэффициент поглощения

МОМ-,

t - длина пути света в MOM; S - ширина доменов; F - удельное фарадеевское вращение MOM. При внешнем магнитном поле, равном полю насыщения пластины MOM, доменная структура исчезает, интенсивности первого и более высоких порядков дифракции становятся равньми нулю, при этом практически весь свет, прошедший через пластину 4 MOM, попадает на фотоприемник 5. При изме

o

5

О

0

5

5

0

5

0

нении внешнего магнитного поля от нуля до поля насыщения пластины 4 MOM интенсивность падающего на фотоприемник 5 света плавно возрастает. Между напряженностью внешнего магнитного поля и сигналом фотоприемника существует однозначная зависимость. Измерение магнитного поля осуществляют путем измерения интенсивности падающего на. фотоприемник света. Диапазон измеряемых полей определяется полем насыщения пластины MOM.

Пример 1. Источник света - светодиод типа АЛ А с максимумом излучения на длине волны 0,67 мкм. Световод 3 типа КК 125/50 с диаметром световедущей жилы 50 мкм и числовой апертурой NA 0,17. Пластина 4 MOM вьшолнена в виде пленки состава (Sm,Lu,Bi), (Fe,Ga,Sc)5. с периодом доменной структуры d 3 мкм, расположена между торцами двух отрезков световода 3 и соединена с ними посредством масляной иммерсии с показателем преломления п 2. Пучи нулевого порядка дифракции по световоду 3 поступают на фотоприемник 5 типа ФД-7К. Поле насыщения пленки 4 МОК равно 1400 Э, толщина магнитной пленки 4 вместе с подложкой 0,3 мм и расстояние между торцами отрезков световода 0,3 мм.

Пример 2. Источник 1 света - светодиод типа АЛ 316 А. Световод 3 выполнен в виде Y-образного раз- ветвителя из световода типа КК 125/50. Торец его магистрального отрезка соединен посредством масляной иммерсии с пленкой состава (Sm,Lu,Bi)j(Fe,Ga, Sc)s-0,5L с периодом доменной структуры d 3 мкм и полем насьицения 1400 Э. К одному из торцов разветвленных отрезков световода 3 подсоединен свето-г диод-, а к другому - фотоприемник.

Предлагаемый датчик более прост по конструкции, чей прототип, так как не содержит поляризатора и анализатора . Вследствие этого нет потерь при поляризации света и меньше потери на рассеяние, так как расстояние между торцами отрезков световода меньше. Датчик обладает большей светосилой,что уменьшает влияние собственных шумов фотоприемника на точность измерений.Кроме того возможно применение датчика магнитного поля в агрессивных средах

и при высоких температурах, которые отрицательно воздействуют на поляризатор и анализатор.

Формула изобретения

1. Датчик магнитного поля, состоящий из последовательно установленных и оптически связанных источника света и устройства для ввода света в световод, а также пластины из магнитооптического материала и фотоприемника, причем пластина оптически связана с устройством для ввода света в световод и фотоприемником с помощью световода, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения

точности измерения за счет повьшения светосилы датчика и упрощения его конструкции, пластина вьтолнена из материала с регулярной доменной структурой, период d которой в пластине определяется соотношением

d 2NA,

где Л - длина волны источника света; NA - числовая апертура световода. 2. Датчик по п. 1

щ и и

, О Т Л И Ч а юс я тем, что он дополнительно содержит зеркала, причем световод выполнен в виде Y-образного развет- вителя, а пластина установлена между зеркалом и световодом.

Изобретение относится к области магнитооптики и может найти применение в энергетике и других областях техники. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет повышения светосилы датчика и упрощения его конструкции. Свет от источника 1 вводится устройством,2 в первый световод 2 и через него попадает в пленку из магнитооптического материала 4 с регулярной доменной структурой. Свет дифрагирует на доменной структуре, при этом лучи нулевого порядка дифракции через второй световод 3 поступают на фотоприемник 5, а при более высоких порядках рассеиваются. Между напряженностью магнитного поля и сигналом фотоприемника существует однозначная зависимость. I з.п. ф-лы, 2 ил. kn

5 . 2