光纤中磁流体在外磁场作用下光透射特性的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要纳米磁流体是一种具有磁性的纳米材料，它具有液体的流动性，在外场的作用下，表现出独特的光透射性质，这些光透射特性有希望在光学器件和光纤传感领域获得应用，所以对磁流体在外磁场作用下的光学透射特性进行研究是非常有意义的．虽然外磁场作用下磁流体的光透射特性研究已有多年，并且做了不少工作，但其机理和规律还不是很清楚，并且以往主要是研究样品盒中的磁流体薄膜在外磁场作用下的光透射特性．本文设计了一种新的研究方法：将磁流体置于光纤中，研究光纤中磁流体在外磁场作用下的光透射特性．本论文的研究工作及成果包括以下部分：1．磁流体光纤样品的制备及外磁场的设

2、计制作针对光纤的特殊结构，设计制作了磁流体样品制备装置．根据实验要求，设计制作了外加磁场装置．2．光纤中磁流体在均匀磁场作用下光透射特性的研究将实验样品置于均匀磁场环境中，研究了磁场强度、磁场方向对光纤中磁流体的光透射特性的影响，同时还研究了磁流体的光开关特性和响应时间．3．光纤中磁流体在梯度磁场作用下光透射特性的研究梯度磁场下研究了光纤中磁流体的光透射特性，结合实验结果，提出了梯度磁场下磁性粒子呈密度梯度分布的理论模型，并进行了理论分析．同时还研究了磁流体的时间响应和磁滞现象．实验结果表明：光纤中磁流体在外磁场作用下具有明显的光透射调制效果，并且还具有一定的

3、开关特性．另外，均匀磁场和梯度磁场下光纤中磁流体的光透射特性是不一样的，梯度磁场下光纤中磁流体透射光功率的变化比均匀磁场下大很多；同时，光纤中磁流体透射光功率变化在梯度磁场中的稳定时间较均匀磁场快很多．分析认为：在均匀磁场下，光纤中磁流体的磁性纳米粒子主要是成链和团聚；而在梯度磁场下，光纤中磁流体的磁性纳米粒子不但会成链和团聚，而且其密度会呈现与梯度磁场对应的梯度分布，因而导致不同的透射特性．研究光纤中磁流体在外磁场作用下光透射特性的变化，有望在光开光，光调制器，光衰减器，磁场传感器。电流传感器等方面获得应用．关键词：光纤，磁流体，磁场，光透射特性武汉理工大学

4、硕士学位论文AbstractMagneticfluid,、^rimmagnetismandliquidityofliquid,isakindofnanometermaterial．Undertheeffectofmagneticfield,itCandisplaypeculiartransn缸ttancecharacteristicoflight．Theselighttransmittancepropertiesofmagneticfluidwillprobablybeappliedinthefieldofopticaldeviceandfiberoptica

5、lsensors．Therefore，thestudyoftheinfluencethatmagneticfieldwillmakeonlighttransmittancepropertiesofmagneticfluidisverysignificant．Thoughthestudyofthisfieldhasbeendonealotformanyyears，butitsmechanismandlawsalsoiSnotveryclear,andthestudiesusuallyfocusedonthemagneticfluidinthesamplebox．

6、Thispapertriestostudyitfromanewangle．Thesamplewillbegotbyputtingmagneticfluidinopticalfibers．Andthenthelighttransmittancecharacteristicsofmagneticfluidinopticalfiberswillbestudiedinthispaper．Theresearchcontentandresultwillconcludethefollowingpart：1Thepreparationofmagnetic·fluidcoreo

7、pticalfiberandthedesignoftheexC锄aImagneticfieldAccordingtotheparticularstructureofopticfibers，inordertoplacemagneticfluidinopticfiber,asetofdevicewasdesigned．Accordingtotherequirements，magneticfielddeviceWasdesignedtoo．2Theresearchofthelighttransmittancecharacteristicsofmagnetic—fl,

8、uidinopticalfiberun