[发明专利]力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统

权利要求书

1.力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：光纤激光器(2)输出的光通过光隔离器(3)、光衰减器(4)、偏振控制器(5)，经光纤锥(6)耦合进谐振腔(7)内，腔内光场经光纤锥(6)耦合输出后到达光电探测器(8)，光电探测器(8)输出的电信号通过偏置三通(9)将交直流分量分离，直流分量送到示波器(14)，交流分量经过滤波器(11)滤波后送入谱仪(13)、伺服控制器(15)和网络分析仪(16)中，伺服控制器(15)输出的两路信号分别送入示波器(14)和光纤激光器(2)，网络分析仪(16)输出的交流分量与第一信号发生器(18)产生的高频信号经混频器(17)混频得到低频带磁场信号送入第一线圈(1)，第二信号发生器(19)输出的高频信号送入第二线圈(0)，二者经磁致伸缩材料的非线性特性耦合，耦合产生的测量信号频率范围要位于谐振腔共振频带内；所述的谐振腔两端分别粘贴了磁致伸缩材料和压电材料，通过压电材料产生应力的调控方式对其力学模式的位置和品质因数调控，令谐振腔形成力学模式共振频带；所述的低频带磁场信号与高频信号通过磁致伸缩材料的非线性特性耦合后的信号频率要处于腔的共振频带内，谐振腔对低频带磁场的探测能力增强。

2.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：所述的谐振腔为外驱动式WGM光学谐振腔；谐振腔结构具备共振频带，共振频带的中心频率在MHz量级或kHz量级，频带宽度为100Hz到100kHz之间。

3.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：所述的谐振腔形成力学模式共振频带的模式为通过调控谐振腔结构参数降低力学模式的频率间隔。

4.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：所述的谐振腔形成力学模式共振频带的模式可通过引入温度和固定损耗调控力学模式的线宽。

5.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：所述的光纤锥的锥区部分的截面直径小于输入光波长，且与谐振腔始终处于耦合状态。

6.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：所述的激光器输出中心频率锁定是通过热锁模方法实现。

7.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：所述的谐振腔材料为二氧化硅，结构为空心管或气泡腔，且有倏逝波存在于腔的外表面。

8.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：所述的偏振控制器的偏振状态要保证光学模式的光学品质因数最高。

9.根据权利要求1所述的力学模式共振频带增强低频带磁场探测性能的系统，其特性在于：利用热锁模的方法将光纤激光器(2)输出的中心频率锁定在谐振腔透射谱1/2处，而外加磁场信号引发的磁致伸缩材料伸缩会导致谐振腔腔长的变化，最终体现在透射光强的变化；这种变化通过谱仪(13)和网络分析仪(16)进行探测，再通过数据处理获得外界磁场信息；此外，磁畴结构使磁致伸缩材料具有高度非线性特性，低频带磁场引起的磁畴变化会改变对施加的高频磁场响应，通过将低频带磁场信号和高频信号经过磁致伸缩材料的非线性特性耦合，当耦合产生的测量信号频率处于谐振腔(7)的共振频带内，则谐振腔(7)的谐振效果会增强，在谱仪(13)中就可以观测到较强响应的交流磁场信号，再通过谱仪(13)和网络分析仪(16)解调出低频带磁场信号，从而实现了利用共振频带来增强低频带磁场的探测性能。