光纤磁光器件研究

《光纤磁光器件研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、光纤磁光器件研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：刘丹会指导教师：邓明副教授学位类别：工程硕士（光学工程领域）重庆大学光电工程学院二O一六年五月Studyonopticalfibermagneto-opticaldevicesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByDanhuiLiuSupervisedbyAsso.Prof.Ming

2、DengSpecialty:ME(OpticalEngineeringField）CollegeofOpto-ElectronicEngineeringofChongqingUniversityMay,2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要光纤磁光器件凭借其体积小、结构简单和抗电磁干扰等优点，已经成为广大专家学者的研究热点，光纤磁场传感器与磁控可调光衰减器更是其中的重点研究对象，在军事、医学及生物等领域有着举足轻重的作用。本文主要以光纤磁场传感器的高灵敏度和高分辨率为研究目标，结合新型纳米材料和

3、光纤激光技术分别设计并研制了基于磁流体和非对称光纤锥的光纤磁场传感器和基于激光偏振模拍频解调的光纤激光磁场传感器。另外本文还提出了一种飞秒激光加工的微结构光纤与磁流体结合的磁控全光纤可调衰减器。本文内容主要包括：①利用已选择最优放电参数的商用化熔接机在单模光纤上放电制作出非对称光纤锥结构，然后与磁流体相结合构成在纤Mach-Zehnder干涉式磁场传感器。理论分析了该传感器的传感原理，并实验研究了其干涉谱对外磁场的响应。实验结果表明该磁场传感器的传感性能可以通过设计非对称光纤锥的结构参数进行调控，

4、本实验中轴向偏离量和锥腰直径分别为168μm和45μm的光纤磁场传感器具有最优光学性能，并在0-21.4mT磁场范围内具有最高的磁场传感灵敏度162.06pm/mT，这为弱磁场传感领域提供一种可供选择的光纤磁场器件。该光纤磁场传感器拥有很大的潜力。②提出并实验研究了一种基于光纤激光器的高灵敏度磁场传感器。利用一个受外磁场调控的转动装置作用在光纤激光线性腔内的一段掺铒光纤上来实现光纤的扭转，由此产生的光纤双折射变化被引入到激光腔中，于是激光器的两个偏振模式之间形成的拍频对外磁场强度的变化是敏感的。实

5、验结果表明磁场从0Oe增大到270Oe时，偏振模拍频随之发生线性变化，灵敏度可达10.4KHz/Oe。为了增大磁场的可探测范围并进一步提高磁场测量精度，采用缩短激光腔长的设计，并利用相移光栅PS-FBG进行滤波，同时将线性腔结构变更为环形腔结构。对改进后的系统进行磁场测量实验，结果显示磁场测量范围增大至0-437Oe，磁场测量灵敏度为7.09KHz/Oe，而拍频线宽的压窄也提高了磁场测量精度。③利用飞秒激光加工系统在单模光纤上加工制作微结构光纤，然后与磁流体结合并对不同磁场方向下的光衰减进行了测量

6、。分别对平行和垂直方向的磁场进行了实验研究及理论分析。实验结果表明，输入光强度不变时，输出光强度随平行磁场强度的增大而增大，随垂直磁场强度的增大而减小。将平行磁场和垂直磁场两种情况结合搭建全光纤衰减系统，可以实现可调谐范围为-15dB-15dB的磁控全光纤可调衰减器。I重庆大学硕士学位论文中文摘要关键词：光纤磁场传感器，磁流体，激光偏振模拍频，全光纤可调衰减器，飞秒激光加工技术II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTOpticalfibermagneto-opticaldevicesare

7、widelyusedinmanyfieldsandhaveattractedincreasingattentionoftheexpertsandscholarsduetotheiradvantages,includingsmallsize,simplestructureandresistancetoelectromagneticinterference,etc.Opticalfibermagneticfieldsensorsandthetunableopticalattenuatorscontro

8、lledbymagneticarethesignificantobjectsamongthem,andplayadecisiveroleinthefieldssuchasmilitary,medical,biologicalandsoon.Inordertoimprovethemagneticfieldsensitivityandthemeasurementaccuracy,wedesignanddeveloptwoopticalfibermagneticfieldsensorsb