一种耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜及设备的制作方法

1.本发明涉及法拉第旋转镜技术领域，更具体地说，涉及一种耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜及设备。


背景技术：

2.法拉第旋转镜迈克尔逊干涉仪在探测深海和地层深处的石油、页岩油气、可燃冰等领域得到广泛的应用。法拉第旋镜是迈克尔逊干涉仪的重要组成部件，法拉第旋镜的旋光特性、损耗都将密切影响干涉仪最终的灵敏度，法拉第旋镜的机械与环境性能也将决定干涉仪的可靠性，决定干涉仪在深海等恶劣环境下的使用寿命。
3.高度耐压、高度耐腐蚀、高度密封性是使用环境的必然要求。1000米水深需要承受10mpa压力；5000米水深则需承受50mpa的压力。为了能够实现法拉第旋镜耐受海洋环境条件，有二个关键问题需要解决，首先是耐压；第二是密封。
4.水下巨大的压力会造成光纤器件的变形使得性能指标下降，严重的会毁损内部结构，使得器件功能失效。圆柱形的钢壳具备较强的抵御径向压力的能力，不同水深可以通过增加钢壳的厚度来抵御较大的压力，而圆柱形端部的耐压则是整个器件耐压密封的关键。
5.光纤需要穿过耐压装置壳体，防止光纤穿越壳体导致密封失效影响器件性能是另一个关键问题。
6.传统法拉第旋镜的不足是端部缺少承压结构，纵向的压力全部依赖密封胶与金属管侧壁的摩檫力平衡来抵消，而剩余压力则附加在内部器件之上，在较大外部压力时影响器件性能。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜及设备。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
9.构造一种耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，包括金属外壳，所述金属外壳呈筒状，且一端密闭另一端开口；所述金属外壳内设置有法拉第旋光组件，所述开口处设置有密封端盖，所述密封端盖包括与所述金属外壳的端部贴合的第一圆柱和与所述开口相适配的第二圆柱，所述第一圆柱和所述第二圆柱一体成型；所述法拉第旋光组件上连接有传递光信号的光纤，所述密封端盖上开设有供所述光纤通过的通孔；所述密封端盖的外侧设置有第一密封胶，所述第一密封胶为软胶且密封所述通孔，所述密封端盖的内侧设置有第二密封胶，所述第二密封胶密封所述通孔以及所述开口。
10.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述法拉第旋光组件包括依次设置的玻璃毛细管、自聚焦透镜、法拉第旋光片和反射镜，还包括施加在所述法拉第旋光片以及所述反射镜上的磁场组件。
11.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述玻璃毛细管外套设有
玻璃管，所述玻璃管与所述第二密封胶固定连接，所述光纤穿过所述玻璃毛细管。
12.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述自聚焦透镜呈柱形且端部与所述玻璃毛细管的背离所述第二密封胶的一端相正对设置；所述自聚焦透镜的端部与所述玻璃毛细管的端部存在间隙；所述自聚焦透镜的端部与所述玻璃毛细管的端部通过第三密封胶密封并连接。
13.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述玻璃毛细管的端部设置有第一斜面，所述自聚焦透镜的端部设置有与所述第一斜面平行的第二斜面。
14.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述磁场组件包括磁环，所述磁环的外径小于所述安装外壳的内径；所述法拉第旋光片以及所述反射镜均设置在所述磁环内。
15.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述第一圆柱的外径与所述金属外壳的外径相当。
16.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述第一圆柱的外侧设置有增加所述第一密封胶的附着力的胶槽，所述通孔位于所述胶槽底部。
17.本发明所述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，其中，所述第一密封胶的外侧表面呈半球形。
18.一种法拉第旋转镜设备，其中，所述法拉第旋转镜设备上设置有如上述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜。
19.本发明的有益效果在于：金属外壳呈筒状并采用一端为密闭结构，一端为开口结构，一端密闭有利于提高法拉第旋镜的密封性能及抗水压性能，密封端盖采用第一圆柱和第二圆柱组合结构形式，外界压力作用在密封端盖上，密封端盖通过第一圆柱将作用力传递到金属外壳的外壁上，使得金属外壳内部的光学部件不受到压力的作用，极大提升了耐压能力，同时也极大程度上减少了水汽与金属外壳内部的接触面积，而第一密封胶和第二密封胶可以有效保障通孔处的防水性能，同时第一密封胶采用的是软胶，具有一定弹性，能过压力进行一定缓冲，还可以对尾部光纤起到保护作用，同时第二密封胶则能够进一步的阻挡水汽进入金属外壳内部，提升了耐水煮能力。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
21.图1是本发明较佳实施例的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜结构剖视图。
具体实施方式
22.为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
23.本发明较佳实施例的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜，如图1所示，包括金属外壳
1，金属外壳1呈筒状，且一端密闭另一端开口；金属外壳1内设置有法拉第旋光组件，开口处设置有密封端盖10，密封端盖10包括与金属外壳的端部贴合的第一圆柱和与开口相适配的第二圆柱，第一圆柱和第二圆柱一体成型；法拉第旋光组件上连接有传递光信号的光纤12，密封端盖10上开设有供光纤通过的通孔；密封端盖10的外侧设置有第一密封胶11，第一密封胶11为软胶且密封通孔，密封端盖10的内侧设置有第二密封胶9，第二密封胶9密封通孔以及开口；
24.金属外壳1呈筒状并采用一端为密闭结构，一端为开口结构，一端密闭有利于提高法拉第旋镜的密封性能及抗水压性能，密封端盖10采用第一圆柱和第二圆柱组合结构形式，外界压力作用在密封端盖10上，密封端盖10通过第一圆柱将作用力传递到金属外壳1的外壁上，使得金属外壳1内部的光学部件不受到压力的作用，极大提升了耐压能力，同时也极大程度上减少了水汽与金属外壳1内部的接触面积，而第一密封胶11和第二密封胶9可以有效保障通孔处的防水性能，同时第一密封胶11采用的是软胶，还可以对尾部光纤12起到保护作用，同时第二密封胶9则能够进一步的阻挡水汽进入金属外壳1内部，提升了耐水煮能力。
25.较佳的，金属外壳1、密封端盖10均采用不锈钢材质制造，不锈钢材质能起到良好的抗腐蚀作用，当然也可以采用其他的抗压耐腐蚀金属制造；密封端盖10与金属外壳1可以通过粘结剂进行固定；
26.其中，法拉第旋光组件包括依次设置的玻璃毛细管6、自聚焦透镜5、法拉第旋光片3和反射镜2，还包括施加在法拉第旋光片3以及反射镜2上的磁场组件；
27.法拉第旋光组件的工作原理为：光信号从尾部光纤12传入，经过玻璃毛细管6的端面后，通过玻璃毛细管6与自聚焦透镜5的接缝，进入自聚焦透镜5，对光进行汇聚后进入法拉第旋光片3，光的偏正方向在通过法拉第旋旋光片3后发生45
°
旋转，光随后到达反射镜被反射回来，再次通过法拉第旋旋光片3，在磁环4的磁场作用下，光的偏正方向在通过法拉第旋旋光片3后进一步发生45
°
旋转，即光的偏正方向完成90
°
旋转。反射回的光信号依次通过，自聚焦透镜5，玻璃毛细管6与自聚焦透镜5的接缝，玻璃毛细管6的端面，返回进入光纤；
28.设置时，可以将反射镜2置于靠近金属外壳1密闭的一端，法拉第旋光片3置于反射镜2靠近金属外壳1开口的一侧，法拉第旋光片3与反射镜2通过光学粘结剂进行固定。磁场组件优选采用磁环4，磁环4为圆柱形结构，内设通孔，磁环4外径小于金属外壳1的内径，且磁环4的内径大于法拉第旋光片3的外径，法拉第旋光片3与反射镜2一并放入磁,4内孔中，并使用粘结剂进行固定。自聚焦透镜5置于法拉第旋光片3靠近金属外壳1开口的一侧，自聚焦透镜5与法拉第旋光片3接触的一面为平面，另一面为斜面，斜面角度为8
°
，但不限于8
°
，也可以是其他角度；
29.玻璃毛细管6置于自聚焦透镜5斜面(即第二斜面)的一侧，玻璃毛细管6与自聚焦透镜5相邻的一面同样是斜面(即第一斜面)，斜面角度与自聚焦透镜5斜面角度相同；玻璃毛细管6中心设有通孔，通孔6直接略大于光纤12直径。光纤12穿过玻璃毛细管6内孔后通过粘结剂进行固定。玻璃毛细管6端面进行研磨与抛光，达到一定的光洁度，然后在端面上镀增透膜。自聚焦透镜5和玻璃毛细管6两斜面之间有一定间隙，自聚焦透镜5和玻璃毛细管6的接缝处设有第三密封胶7，第三密封胶7环绕包裹住接缝，确保接缝内部为密闭空间，进一步阻挡水汽进入接缝处，进一步提升了耐水煮能力。
30.玻璃管8为圆柱形，内设有通孔，玻璃管8内孔直径略大于玻璃毛细管6外径，玻璃毛细管6穿过玻璃管8内孔后通过粘结剂进行固定。玻璃管8与玻璃毛细管6靠近金属外壳1开口一端设有第二密胶9。
31.密封端盖10大圆柱上设有胶槽，第一密封胶11一部分位于密封端盖10的胶槽中，一部分位于密封端盖10的外侧；第一密封胶11的外侧表面优选的的采用半球形。
32.一种法拉第旋转镜设备，其中，法拉第旋转镜设备上设置有如上述的耐水压和耐水煮的法拉第旋转镜；
33.本技术的法拉第旋转镜设备为现有的应用法拉第旋转镜的仪器或光学系统，包括但不限于法拉第旋转镜迈克尔逊干涉仪等。
34.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。