基于磁流体非均匀团簇的光纤矢量磁场传感器及制作方法

摘要

本发明公开了一种基于磁流体非均匀团簇的光纤矢量磁场传感器，该传感器包括光纤干涉仪和纳米磁流体材料(4)；所述光纤干涉仪由导入单模光纤(1)和导出单模光纤(3)以及两者之间偏心熔接的一段细芯光纤(2)构成；所述纳米磁流体材料(4)的有效折射率同时受到磁场强度和方向的调制；通过纳米磁流体材料(4)和偏心包层光模式(8)之间的倏逝场耦合作用，实现磁场强度和方向对偏心包层光模式(8)有效折射率的调制作用，从而使光纤干涉仪输出光谱信号受磁场矢量调制，构成光纤矢量磁场传感器。本发明达到矢量磁场对干涉光谱信号的高灵敏度调制目的，实现高灵敏度磁场矢量传感测量。

主权项

一种基于磁流体非均匀团簇的光纤矢量磁场传感器，其特征在于，该传感器包括光纤干涉仪和纳米磁流体材料(4)；所述光纤干涉仪由导入单模光纤(1)和导出单模光纤(3)以及两者之间偏心熔接的一段细芯光纤(2)构成；入射光(7)进入细芯光纤(2)之后分裂成偏心包层光模式(8)和芯层光模式(9)，并在导出单模光纤(3)的芯层相遇形成导出光(10)，产生马赫泽德干涉光谱信号；所述纳米磁流体材料(4)通过玻璃毛细管(5)和光学紫外胶(6)密封包裹在光纤干涉仪周围形成包层结构；在磁场作用下，与磁场方向相切的细芯光纤表面附近，铁磁性纳米粒子(12)汇集成高密度纳米粒子群(14)；与磁场方向垂直的细芯光纤表面附近，铁磁性纳米粒子(12)分散成低密度纳米粒子群(13)，形成所述铁磁性纳米粒子(12)在光纤干涉仪附近随磁场方向汇聚或分散；即细芯光纤端面(11)周围的铁磁性纳米粒子(12)沿磁场方向形成链状团簇结构，光纤干涉仪附近的铁磁性纳米粒子(12)呈现出非均匀分布特征；使得在细芯光纤(2)中偏心包层光模式(8)附近，所述纳米磁流体材料(4)的有效折射率同时受到磁场强度和方向的调制；通过纳米磁流体材料(4)和偏心包层光模式(8)之间的倏逝场耦合作用，实现磁场强度和方向对偏心包层光模式(8)有效折射率的调制作用，从而使光纤干涉仪输出光谱信号受磁场矢量调制，构成光纤矢量磁场传感器。