基于磁性液體的微納光纖磁場傳感器設計.pdf

1、集成化、微型化、高性能是新時代傳感器的發(fā)展方向及發(fā)展要求，基于光學技術的光纖傳感器相比于傳統(tǒng)傳感器，具有抗電磁干擾、靈敏度高、體積小等諸多優(yōu)勢，是取代傳統(tǒng)傳感器的最佳方案。光纖磁場傳感突破了傳統(tǒng)磁場傳感方法電磁干擾等問題的限制，在磁場探測領域展現(xiàn)出了非常大的發(fā)展?jié)摿ΑｋS著光纖工藝的迅速發(fā)展，微納光纖憑借其特殊的微納結構，擁有比傳統(tǒng)光纖更優(yōu)越的光學傳感特性，因而得到了研究人員的廣泛青睞。本論文在對常規(guī)光纖磁場傳感器改進的基礎上，結合磁流體

2、及微納光纖技術，設計了一種光纖磁場傳感系統(tǒng)，具體工作內容包括:
　　1.詳細研究了磁流體的光學特性，理論分析了微納光纖的基本特性及傳感原理。通過數(shù)學建模及理論推導分析了圓柱形和錐形微納光纖的模場特性，得到了微納光纖的倏逝場強度分布規(guī)律。為微納光纖基于倏逝場理論的傳感提供了理論依據(jù)。
　　2.在理論研究的基礎上，論文設計了一種結合微納光纖技術及磁流體的磁場傳感結構，采用化學腐蝕法制作了微納光纖倏逝場傳感元件，利用磁流體作為倏逝

3、場介質，采用了直通式光路對該傳感結構性能進行了實驗驗證，得到了0.02μW/mT的磁場探測靈敏度。
　　3.針對光纖磁場傳感器高靈敏度高穩(wěn)定性的發(fā)展要求，論文結合光纖環(huán)形腔衰蕩技術，采用磁流體-微納光纖倏逝場磁場傳感結構，設計完成了一種高靈敏度、抗光源波動影響的光纖磁場傳感系統(tǒng)。在實驗過程中，通過理論分析，對實驗光路進行了優(yōu)化，最終實現(xiàn)了靈敏度95.Sns/mT的穩(wěn)定傳感系統(tǒng)。
　　論文從理論研究出發(fā)，通過實驗驗證，提供了一