[实用新型]基于光子晶体光纤和光栅的磁场传感器

说明书

本实用新型提供一种基于光子晶体光纤和光栅的磁场传感器，所述磁场传感器由D型光子晶体光纤、纳米金层、纳米光栅和磁流体薄膜组成，纳米金层耦合在D型光子晶体光纤的轴向延伸的平滑表面，纳米光栅刻写在纳米金层上，磁流体薄膜覆盖在纳米光栅上，D型光子晶体光纤与纳米光栅的结构会增强倏逝波的强度。磁流体的折射率随着磁场强度的变化而变化，同时纳米金层表面自由电子共振产生吸收峰，其共振波长会发生偏移，通过观测共振波长的偏移过程实现对磁场的传感测量，采用的是表面等离子共振原理，只需分析磁流体与纳米金层的共振关系，吸收峰与磁场存在较明显的线性关系，解决了利用磁流体折射率特性所制备光纤磁场传感器线性度较差的问题。

技术领域：

本实用新型涉及光电子技术领域，尤其涉及基于光子晶体光纤和光栅的磁场传感器及测量方法。

背景技术：

磁场，作为信息的载体，成为当今人类社会获取信息的重要手段。因此，磁场传感技术在信息技术中占重要地位。光纤磁场传感器更是以结构简单、抗干扰、高灵敏等优点得到人们广泛关注。20世纪90年代，Russell P等人提出光子晶体光纤(文献1.RussellP.Photonic crystal,fibers[J].Science,2003,299(5605):358-362.)，这种结构具有低损耗、可控非线性、极强双折射以及无截止单模特性等优点(文献2.Knight J C,Birks TA,Russell P S J,et al.Properties of photonic crystal fiber and the effectiveindex model[J].Journal of the Optical Society of America A,1998,15(3):748-752.)。目前，人们研制出很多基于光子晶体光纤的磁场传感结构(文献3.Zhao Y,Lv R Q,Ying Y,et al.Hollow-core photonic crystal fiber Fabry–Perot sensor formagnetic field measurement based on magnetic fluid[J].Optics&LaserTechnology,2012,44(4):899-902；文献4.Mahmood A,Kavungal V,Ahmed S S,etal.Magnetic-field sensor based on whispering-gallery modes in a photoniccrystal fiber infiltrated with magnetic fluid.[J].Optics Letters,2015,40(21):4983；文献5.刘剑飞,刘帆,曾祥烨,等.基于磁流体填充的光子晶体光纤传感特性研究[J].激光与光电子学进展,2016(7):102-107.)，为光子晶体光纤在磁场传感领域的应用提供了新的思路。然而，这类结构大多基于光吸收型传感方式，较大的传输路径以及吸收系数会影响光信号的观测。