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专利号: 202411225371X
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种检测磁场强度的传感系统,其特征在于,包括:

激光发射模块,用于发出激光信号;

第一光信号调节模块,用于对所述激光信号进行偏振态调整以及第一次单程放大,并在待检测的磁场作用下旋转角度,输出第一偏振光;

第二光信号调节模块,用于调整所述第一偏振光的角度,并进行第二次单程放大以及偏振态调整,输出第二偏振光;

偏振分束模块,用于对所述第二偏振光进行偏振分束,输出两束正交偏振光;

比较模块,用于对所述两束正交偏振光进行增益比较,将比较结果进行处理和显示,并作为控制器的输入信号,施加磁场控制电压调节所述第一偏振光的角度,获取所需的角度;

所述比较模块包括:

处理单元,用于对所述两束正交偏振光,即TE模光束和TM模光束分别进行探测、放大和滤波;

比较器,用于将所述处理单元处理后的TE模光束和TM模光进行增益比较,若所述TE模光束和所述TM模光之间无增益差,则将比较结果进行处理和显示,获取第二法拉第旋转器所调整的角度,若所述TE模光束和所述TM模光之间有增益差,则将比较结果进行处理和显示,并作为控制器的输入信号,施加磁场控制电压调节所述第二法拉第旋转器的角度,直至所述TE模光束和所述TM模光之间无增益差,获取当前第二法拉第旋转器所旋转的角度;

磁场强度模块,用于根据所需的角度,获取待检测的磁场强度。

2.根据权利要求1所述的检测磁场强度的传感系统,其特征在于,所述第一光信号调节模块包括:第一偏振控制器,用于对所述激光信号进行偏振态调整;

第一半导体光放大器,用于对偏振态调整后的激光信号进行单程放大;

第一法拉第旋转器,用于对单程放大后的激光信号在待检测的磁场作用下旋转角度,输出所述第一偏振光。

3.根据权利要求1所述的检测磁场强度的传感系统,其特征在于,所述第二光信号调节模块包括:第二法拉第旋转器,用于根据所施加的磁场控制电压,调整所述第一偏振光的角度;

聚焦透镜,用于将调整角度后的第一偏振光入射到第二半导体光放大器的有源区;

第二半导体光放大器,用于对所入射的第一偏振光进行单程放大;

第二偏振控制器,用于对单程放大后的第一偏振光进行偏振态调整,输出所述第二偏振光。

4.根据权利要求1所述的检测磁场强度的传感系统,其特征在于,获取所述TE模光束和所述TM模光之间的增益差的方法为:ΔG=κ×(ΓTE-ΓTM)×g×L

其中,ΔG为增益差,κ为常系数,ΓTE、ΓTM为有源区光场的限制因子,g为增益系数,L为半导体光放大器的有源区长度。

5.根据权利要求2所述的检测磁场强度的传感系统,其特征在于,所述磁场强度模块包括:磁场强度单元,用于根据所需的角度,确定所述第一法拉第旋转器在待检测的磁场作用下旋转角度的具体值,基于所述具体值,获取待检测的磁场强度。

6.根据权利要求5所述的检测磁场强度的传感系统,其特征在于,确定所述第一法拉第旋转器在待检测的磁场作用下旋转角度的具体值的方法为:θ1=90°-θ2

其中,θ1为在待检测的磁场作用下偏振态方向旋转的角度,θ2为第二法拉第旋转器对偏振光的旋转角度。

7.根据权利要求5所述的检测磁场强度的传感系统,其特征在于,获取所述待检测的磁场强度为:θ1=V×H×d

其中,θ1为在待检测的磁场作用下偏振态方向旋转的角度,H为待检测的磁场强度,d为第一法拉第旋转器的厚度。

8.应用于权利要求1‑7任一项所述的检测磁场强度的传感系统的信号解调方法,其特征在于,包括:发出激光信号,对所述激光信号进行偏振态调整以及第一次单程放大,并在待检测的磁场作用下旋转角度,输出第一偏振光;

调整所述第一偏振光的角度,并进行第二次单程放大以及偏振态调整,输出第二偏振光,对所述第二偏振光进行偏振分束,输出两束正交偏振光,即TE模光束和TM模光束;

对所述两束正交偏振光进行增益比较,将比较结果进行处理和显示,并作为控制器的输入信号,施加磁场控制电压调节所述第一偏振光的角度,标定第二法拉第旋转器对第一偏振光的旋转角度与所述磁场控制电压之间的对应关系,当所述TE模光束和所述TM模光束无增益差,停止增加施加电压,获取当前第二法拉第旋转器所旋转的角度,并确定当前第二法拉第旋转器所旋转的方向,根据所述第二法拉第旋转器所旋转的角度以及方向,获取待检测的磁场强度。