[发明专利]金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针及其方法

权利要求书

1.一种金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针，其特征在于，包括：

1)光源（6），用于产生在探头与磁场相作用的初级光信号；

2) 光纤探针针体（1），将收到的光源发射来的光引入磁场，起传输作用；

3) 光纤探针探头（2），与针体相衔接，置于磁场内部，在与磁场发生作用的同时，输出光信号用于检测；

4)金属衬底（4），置于光纤探针探头（2）下方，与光纤探针探头（2）紧密贴合，用于将磁场作用范围以微纳级别靠近探头；

5)偏振片（3），置于光纤探针探头（2）前方，使光纤探针探头（2）输出的光信号通过偏振片后经遮蔽和透过作用，提升偏振度；

6）光强探测仪（7），置于偏振片（3）后方，用于检测通过偏振片输出的光信号大小。

2.根据权利要求1所述的金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针，其特征在于：所述光源（6）为638 nm半导体激光，光源温度为25 ℃，光强为61.5 μw。

3.根据权利要求1所述的金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针，其特征在于：所述光纤探针针体（1）由光纤熔接机焊接普通单模光纤制成。

4.根据权利要求1所述的金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针，其特征在于：所述光纤探针探头（2）由手工拉伸普通单模光纤而成，其直径在1-6μm之内，光纤头部探出衬底约10-20 μm。

5.根据权利要求1所述的金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针，其特征在于：所述金属衬底（4）由对光的损耗极小的MgF₂材料制成，其表面镀厚度为100nm的金膜以及厚度为100nm的镍膜；所述金属衬底（4）置于底架（8）上，底架由一块载玻片和支撑衬底构成，载玻片表面粘上两块小玻璃片作为支撑，金属衬底（4）粘在载玻片的前端并探出一半长度。

6.根据权利要求1所述的金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针，其特征在于：所述偏振片（3）为360°偏振片。

7.一种权利要求1-6任一所述的金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针的制备方法，包括以下工序：

制备微纳光纤探针工序

第一步，光纤的熔接，用熔接机将两根光纤熔接在一起，将套好光纤热缩套管的光纤放到加热器中对其加热固定，至此完成光纤的焊接工作；

第二步，光纤探针探头（2）的拉制，采用普通单模光纤并高温手工拉伸法拉制出尖端直径在1-6 μm的光纤探头；

第三步，金属衬底（4）的制作，选择对光的损耗极小的MgF₂材料，通过对其表面镀不同的金属层来调节光的偏振度，达到增强偏振的效果，制作好的衬底用底架来支撑，保证探头呈水平状态，不发生弯折，将制作好的衬底粘在载玻片的前端并探出一半长度；

第四步，光纤探针探头（2）与金属衬底（4）的组合，在显微镜的低倍镜下找到衬底的边缘处，将拉制好的微纳光纤固定在三维调节架上，通过反复调节三维调节架使光纤前端与金属衬底（4）紧密接触，光纤头部探出金属衬底（4）10-20 μm，光纤后端用胶水将其固定在两小块玻璃片上；

构建实验平台

将光纤探针针体（1）与光源（6）相连接，将载有光纤探针探头（2）的底架（8）置于搭建好的平板上，使金属衬底（4）位于磁场中心位置，并将360°偏振片（3），光强探测仪（7）依次固定在磁场发生器（5）后端使其都置于同一平面上，并使其中心位于同一直线，完成装置构建。

8.一种权利要求1-6任一所述的金属衬底支撑的微纳光纤高灵敏的磁场探针的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：将电源控制器与高斯计经USB接口与计算机相应控制端口连接，打开电源开关，将光纤探针探头（2）放入磁场中，并设置磁场发生器（5）的磁感应强度；

步骤二：用光源（6）给光纤通光，将光纤探针体（1）固定于搭建好的平板上，并将360°偏振片（3），光强探测仪（7）固定在磁场发生器（5）后端，使其置于同一平面上，并使中心位于同一直线；

步骤三：完成装置搭建与初步测试后，校准磁感应强度为0 mT，在此条件下，将偏振片（3）旋转360°并以10°为单位记录光强值于绘制好的表格中，然后以50 mT为单位，改变磁感应强度使其依次递增至350 mT，分别依上述方法记录数据于表中。