基于安培力和双极化光纤激光器的新型微型光纤磁场传感器

在当今科技迅速发展的背景下，光纤技术在传感器领域的应用越来越广泛，尤其是在磁场感应方面。本文提出的新型微型光纤磁场传感器，基于安培力和双极化光纤激光器，展现出高灵敏度和强抗干扰能力，这预示着它在光纤传感技术中具有重要地位。 文章提到的“安培力”（Ampere Force），是电磁学中的基本概念之一，指的是电流在磁场中会受到力的作用。当电流通过导线时，如果存在垂直磁场，就会产生一个垂直于电流和磁场方向的力，这个力称为安培力。本文利用这一原理，在铜线中通电并置于垂直磁场中，从而产生安培力，此力会挤压光纤激光器，改变激光腔内的双折射现象，进而引起拍频频率的变化。 “双极化光纤激光器”（Dual-polarization Fiber Grating Laser）是一个精密的光纤器件，它能够通过不同的极化模式进行激光输出。在此项研究中，双极化光纤激光器与铜线相连接。当通过铜线的电流和磁场相互作用产生安培力时，激光器内部的双折射效应会被改变，进而导致激光输出频率的拍频发生变化。这种方法相对于传统的基于法拉第效应的光纤磁场传感器而言，能够显著提高传感器的灵敏度。 文章中的“Faraday effect”（法拉第效应），是一种光学现象，即在磁场作用下，偏振光的偏振面会因材料内部电子的运动而旋转。基于法拉第效应的光纤磁场传感器虽较为常见，但其灵敏度往往不高，通常需要通过外部转换器将磁场转换为其他可测量的量，而这会降低测量的动态范围并导致测量不准确。 文章还提到，双极化光纤光栅激光器基础的光纤传感器，已经在高灵敏度和宽动态范围方面表现出显著优势，因此近年来越来越受到关注。 文章还提出了一种新型的抗干扰方法，即通过应用交流电来区分由磁场引起的拍频变化，从而有效抵御环境干扰，确保传感器的稳定性能。这一点对于实际应用中的磁场测量具有重要意义，因为它保证了传感器的高可靠性，可以在强电磁干扰的环境中稳定工作。 本研究还展示了微型光纤磁场传感器在实验中的表现，实验结果显示该传感器能够在强磁场中正常工作，测量结果表明该传感器具有很高的灵敏度和抗干扰性能。 文章描述了微型光纤磁场传感器在未来的应用前景，包括工业自动化、生物医学检测以及国防军事等领域。特别是在对传感器尺寸、重量、抗电磁干扰能力和测量带宽有较高要求的应用场合，微型光纤磁场传感器的优势将更加明显。 这篇文章介绍了一种新型微型光纤磁场传感器的设计和实验，它利用了安培力与光纤激光器相结合的原理，并通过实验验证了其高灵敏度和抗干扰能力。该传感器的设计理念和技术方案对于未来的光学传感技术发展具有重要的指导意义和应用价值。