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与流程

文档序号:12110425阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一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。

2.如权利要求1所述的一种基于磁流体非均匀团簇的光纤矢量磁场传感器的制作方法,其特征在于,所述铁磁性纳米粒子群的密度与磁场强度成正比,铁磁性纳米粒子群聚集或分散位置随磁场方向的变化而变化。

3.一种基于磁流体非均匀团簇的光纤矢量磁场传感器的制作方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤(1)、制作光纤干涉仪:将导入单模光纤(1)与细芯光纤(2)偏心熔接;切割后细芯光纤(2)的长度保留20~40mm,两段光纤轴心偏移量为10~12μm,熔接机放电强度为-50bit,放电时间为1000ms;将导入单模光纤(1)另一端接入宽带光源(20),并将细芯光纤(2)与导出单模光纤(3)在熔接机中对准,调整两者轴心偏移量,同时通过光谱仪(21)实时观察,直至导出单模光纤(3)输出的马赫泽德干涉光谱对比度达到20dB以上时,停止偏移的调整;将细芯光纤(2)与导出单模光纤(3)熔接;至此,光纤干涉仪制作完成;

步骤(2)、纳米磁流体材料包覆:将两端张紧的光纤干涉仪外部套入一个长度为30~50mm,外径为600~1000μm,内径为250~500μm的玻璃毛细管(5);然后,利用毛细现象,将纳米磁流体材料(4)填充到玻璃毛细管(5)之中;最后,采用光学紫外胶(6)将玻璃毛细管(5)两端密封,防止纳米磁流体材料(4)溢出或者蒸发;至此,光纤矢量磁场传感器制作完成。

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