光纖中磁流體在外磁場(chǎng)作用下光透射特性的研究與建模.pdf

1、磁流體是一種穩(wěn)定的膠體溶液，主要是通過表面活性劑將納米級(jí)的磁性顆粒均勻分散于某種載液中所形成的，它具有固體的磁性和液體的流動(dòng)性，在外磁場(chǎng)作用下，磁流體表現(xiàn)出豐富的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)，從而呈現(xiàn)出各種光學(xué)特性。磁流體獨(dú)特的光學(xué)特性有希望在光學(xué)器件和光纖傳感等領(lǐng)域獲得應(yīng)用，因此對(duì)外磁場(chǎng)作用下磁流體的光透射特性進(jìn)行研究是非常有意義的。
　　 雖然國內(nèi)外學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)對(duì)外磁場(chǎng)作用下磁流體光透射的特性已經(jīng)研究很多年了，但是其機(jī)理和規(guī)律還不是很清楚

2、，并且主要是將磁流體置于樣品盒中來研究外磁場(chǎng)作用下磁流體的光透射特性。本文設(shè)計(jì)了一種新的研究方法:將磁流體置于光纖中，研究光纖中磁流體在外磁場(chǎng)作用下的光透射特性。本論文的研究工作及成果包括以下部分:
　　 1.磁流體光纖樣品的制備及外磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)制作、磁場(chǎng)分布推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算。針對(duì)光纖的特殊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制作了磁流體樣品制備裝置。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)制作了外加磁場(chǎng)裝置。然后，對(duì)均勻磁場(chǎng)和梯度磁場(chǎng)周圍的磁場(chǎng)分布進(jìn)行建模，并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，結(jié)合

3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而驗(yàn)證了模型的合理性。
　　 2.光纖中磁流體在均勻磁場(chǎng)作用下光透射特性的研究。將實(shí)驗(yàn)樣品置于均勻磁場(chǎng)環(huán)境中，研究了磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)方向?qū)饫w中磁流體的光透射特性的影響，并對(duì)磁流體光透射率隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化進(jìn)行曲線擬合。
　　 3.光纖中磁流體在梯度磁場(chǎng)作用下光透射特性的研究與建模。梯度磁場(chǎng)下研究了光纖中磁流體的光透射特性，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)郎之萬函數(shù)和流體理論，以及Beer-Lambert定律，建立光功率透射

4、衰減和納米粒子局部密度的理論模型，并進(jìn)行了數(shù)值分析，從而驗(yàn)證了模型的合理性。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光纖中磁流體在外磁場(chǎng)作用下具有明顯的光透射調(diào)制效果。另外，均勻磁場(chǎng)和梯度磁場(chǎng)下光纖中磁流體的光透射特性是不一樣的。分析認(rèn)為:在均勻磁場(chǎng)下，光纖中磁流體光透射率的變化主要由磁性納米粒子的成鏈和團(tuán)聚引起的;而在梯度磁場(chǎng)下，主要由于光纖中磁流體納米粒子的密度重新分布，因而導(dǎo)致不同的透射特性，且數(shù)值分析的結(jié)果也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。研究光纖中磁流體