基于法拉第效應(yīng)的正交雙頻光纖激光磁場傳感器的敏感特性研究.pdf

1、磁場的測量在各個領(lǐng)域如導(dǎo)航、電流檢測、空間和地球物理研究等都有廣泛的應(yīng)用。全光纖磁場傳感器因其具有重量輕、體積小和帶寬窄等優(yōu)勢而備受矚目。光纖磁場傳感器是以光纖器件作為敏感元件，通過借助相位、偏振態(tài)、幅度、波長等參量的變化量實(shí)現(xiàn)對磁場的測量的一類傳感器。實(shí)現(xiàn)全光纖磁場傳感器的原理有多種，例如法拉第效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、洛倫茲力和磁流體材料等等，其中法拉第效應(yīng)由于可以實(shí)現(xiàn)對磁場的直接測量而廣受歡迎。近年來，如何發(fā)展能夠具有高靈敏度、高探測精

2、度、大動態(tài)范圍特點(diǎn)的新型光纖磁場傳感器件成為了光纖傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文主要內(nèi)容如下：
　　1. DBR（分布式布拉格反射）正交雙頻光纖激光器的研制。采用相位掩膜法，利用193nm ArF準(zhǔn)分子激光器在單摻鉺光纖上刻寫與模板波長對應(yīng)的光纖光柵，制備出輸出正交雙偏振的單縱模DBR光纖光柵激光器。DBR光纖光柵激光器為光纖磁場傳感器提供射頻域的檢測信號。
　　2.利用法拉第效應(yīng)，正交雙偏振光纖激光器已被證明可用來實(shí)

3、現(xiàn)靈活小巧的磁場傳感器。為了發(fā)展適宜的封裝結(jié)構(gòu)以優(yōu)化對磁場的傳感靈敏度，提出了基于法拉第效應(yīng)的正交雙頻光纖激光磁場傳感器的縱向空間響應(yīng)的測量。此外對傳感器的磁場傳感機(jī)理進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出在磁場中縱向空間響應(yīng)與DBR光纖光柵激光器的關(guān)系。
　　3.進(jìn)行了磁場傳感增強(qiáng)增敏性研究。通過旋轉(zhuǎn)熔接法的增敏結(jié)構(gòu)用以實(shí)驗(yàn)，這種方法可以引發(fā)快慢軸方向上相位差的減小，使得偏振態(tài)的光程差相互部分抵消，進(jìn)而使輸出拍頻信號的頻率得到降低。結(jié)合之前的實(shí)驗(yàn)及