[发明专利]用于磁场和温度同时检测的光子晶体光纤光栅传感方法

权利要求书

1.用于磁场和温度同时检测的光子晶体光纤光栅传感方法，其特征在于：将磁流体（MF）填充到具有两个谐振峰（一个是正、反向传播的基模之间耦合的结果，另一个是基模与包层模耦合的结果）的光子晶体光纤光栅（PCFBG）空气孔中，由于磁流体折射率具有磁场和温度依赖性，导致随着外磁场或温度变化，PCFBG谐振峰的波长会发生移动，采用双波长矩阵法，可以实现温度和磁场的同时测量。

2.如权利要求1所述的用于磁场和温度同时检测的光子晶体光纤光栅传感方法，其特征在于：选取纤芯掺锗的4层六角空气孔结构的光子晶体光纤，空气孔直径d=8μm，孔间距Λ=10μm，掺锗纤芯直径d_co=1μm，折射率为n_co=1.4566，热光系数为7.5 ×10^-6/oC；光纤内包层直径d_cl=31μm，光纤外包层直径D=125μm，硅的有效折射率n_si=1.4466，热光系数为7.0×10^-6/oC，热膨胀系数5.0×10^-5/℃，在未填充前所有空气孔的折射率均为1.0；在纤芯上写制长L=2cm，周期P_FBG=536μm的光栅。

3.如权利要求1所述的用于磁场和温度同时检测的光子晶体光纤光栅传感方法，其特征在于：当光子晶体光纤光栅的工作温度为20℃时，在空气孔内填充折射率为1.3592、浓度为3%的水基Fe₃O₄磁流体，其热光系数为-2.4×10^-4/oC，磁光系数为4.98×10^-5/Oe；填充长度与光栅长度相同。

4.如权利要求3所述的用于磁场和温度同时检测的光子晶体光纤光栅传感方法，其特征在于：当光子晶体光纤光栅的工作温度从20℃变化到80℃时，空气孔中磁流体、掺锗纤芯和硅的折射率会随温度的变化而变化，空气孔的大小和间距也会发生变化，导致光子晶体光纤模式有效折射率发生变化；另外光栅周期也会随温度的变化而变化；进而导致光子晶体光纤光栅的两个谐振峰波长发生漂移。

5.如权利要求3所述的用于磁场和温度同时检测的光子晶体光纤光栅传感方法，其特征在于：对光子晶体光纤光栅施加外磁场作用时，由20Oe增加到300Oe，空气孔中磁流体的折射率会随磁场的变化而变化，导致光子晶体光纤模式有效折射率发生变化，进而导致光子晶体光纤光栅的两个谐振峰波长发生漂移。

6.如权利要求4、5所述的用于磁场和温度同时检测的光子晶体光纤光栅传感方法，其特征在于：当外界参数温度和磁场同时作用到磁流体填充的光子晶体光纤光栅上，会引起光子晶体光纤光栅的两个谐振峰波长发生漂移，且不同谐振峰对不同参数变化的敏感度不一致，通过双波长矩阵法，实现温度和磁场的同时测量。