基于磁流體與高雙折射環(huán)形鏡的光纖磁場傳感器研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的磁場傳感器相比，光纖磁場傳感器在磁場傳感方面有著突出的優(yōu)勢，除了重量輕、體積小，還有高分辨率、高靈敏度、高精度及抗電磁干擾等優(yōu)點，因而得到越來越廣泛的應用。高雙折射環(huán)形鏡作為一種獨特新穎的干涉結(jié)構(gòu)，目前已經(jīng)在光纖通信和光纖傳感等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。磁流體作為磁光傳感器中的敏感材料，在外加磁場作用下，具有折射率可控的特性。本文利用這一特性，結(jié)合薄包層保偏光纖對環(huán)境折射率敏感的特性，提出了一種新型的磁流體包裹薄包層保偏光纖的磁場測量方

2、法。此方法將變化的磁場轉(zhuǎn)化成薄包層保偏光纖周圍環(huán)境折射率的改變，使高雙折射環(huán)形鏡的諧振波長發(fā)生移動，從而由波長的變化量反演出外界的磁場強度。這種基于磁流體與高雙折射環(huán)形鏡的光纖磁場傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于搭建、抗電磁干擾、靈敏度高、重復性好等優(yōu)點。本文主要完成的工作和取得成果包含如下五個方面：
　　（1）介紹了國內(nèi)外磁場傳感器的發(fā)展概況和研究現(xiàn)狀，以及磁流體的性質(zhì)和其傳感應用；
　　（2）利用Comsol Multiphys

3、ics軟件對熊貓型保偏光纖分別進行了應力分析和光學模式分析，仿真得到熊貓型保偏光纖截面的應力分布圖、快慢軸的折射率分布圖、纖芯雙折射分布圖以及光場能量分布圖；
　　（3）推導了高雙折射環(huán)形鏡的透射函數(shù)，并仿真出不同保偏光纖長度下高雙折射環(huán)形鏡的傳輸光譜，研究了薄包層高雙折射環(huán)形鏡折射率傳感特性，通過數(shù)值計算繪制了諧振波谷點波長移動量與環(huán)境折射率之間的關(guān)系曲線；
　　（4）采用化學腐蝕法制作了薄包層保偏光纖，分析了其腐蝕過程和