基于磁流體包覆復(fù)合光纖光柵的磁場傳感器研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，當(dāng)前研究人員正在采取相關(guān)方法與技術(shù)不斷提高智能化產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能。光纖光柵傳感器由于抗干擾、測量精度高、體積小、響應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，其傳感機(jī)理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到越來越多的科研人員關(guān)注和研究。本文將復(fù)合光纖光柵與磁流體的特性相結(jié)合，提出磁場傳感測量的設(shè)計(jì)計(jì)劃與方案。主要圍繞減小包層直徑的布拉格光纖光柵、傾斜長周期光纖光柵和普通長周期光纖光柵級(jí)聯(lián)多模光纖等結(jié)構(gòu)，結(jié)合磁流體在不同磁場強(qiáng)度下具有折射率可調(diào)諧特性，就其

2、在光纖磁場傳感中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究。本文主要工作如下：
　　(1)提出一種基于磁流體包覆減小包層直徑的布拉格光纖光柵的磁場傳感器，通過腐蝕特意改變布拉格光柵的包層直徑，使得光纖中的基模模式與環(huán)境介質(zhì)相互作用，并且從布拉格光柵諧振峰和包層模式諧振峰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，得到波長漂移量與磁場強(qiáng)度大小有很好的響應(yīng)關(guān)系。
　　(2)利用高頻CO2激光器寫制傾斜長周期光纖光柵，該光纖光柵不僅能夠?qū)⒐鈴睦w芯模耦合到同向傳輸?shù)陌鼘?/p>

3、模中，而且能夠與非對(duì)稱的包層模式發(fā)生耦合。實(shí)驗(yàn)上得到LP0m和LP1m模式分別對(duì)應(yīng)的諧振峰。隨著外界磁場強(qiáng)度變化時(shí)，深入研究磁流體包覆時(shí)該結(jié)構(gòu)的光譜特性，其傳輸損耗的變化大小與磁場的強(qiáng)度有很好的線性關(guān)系。
　　(3)利用HF溶液腐蝕并去掉多模光纖（105/125）的包層，并將其與長周期光纖光柵熔接級(jí)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)了一種對(duì)溫度和磁場雙參數(shù)同時(shí)測量的傳感測量器件。利用長周期光柵的模式耦合與多模光纖的干涉這兩種不同耦合機(jī)制獲得雙參數(shù)傳感矩陣，