基于mz干涉儀的光纖磁場傳感器研究

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1、ｆｔ中ｆｉ討爹海從ＣＨＩＮＡＩＬＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＪ碩±學(xué)位論文ＡＴＩＯＮＭＡＳＴＥ民ＤＩＳＳＥＲＴ基于ＭＺ千渉儀的光纖磁場傳感器研究Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｍａｇｎｅｔｉｃ巧ｅｌｄｈ—ＺｅｈｎｄｅｒｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎＭａｃｉｎ１：ｅｒ反ｒｏｍｅｔｅｒ作者范涌濤校內(nèi)導(dǎo)師金永興教授校外導(dǎo)師于海洋高工專業(yè)領(lǐng)域光學(xué)工程中國計(jì)量學(xué)院二０—六年Ｈ月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)巧的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特別加

2、ｔＪｌ標(biāo)注和致謝么處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國計(jì)量學(xué)院或其化都育巧．構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料一。與我同工作的同志對本研巧所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。＜＞滿鴻占／學(xué)位論文作者簽名：茜簽字日期：興年月／日？學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解中國計(jì)量學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)中國計(jì)量學(xué)院可將學(xué)位論女的含部或部Ａ內(nèi)茲編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和

3、磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說）明學(xué)位論文作者簽：名導(dǎo)師簽名＾／簽字日Ｖ期滬／曰備月簽字：日期己批年月＾苗戸《（ResearchonopticalfibermagneticfieldsensorbasedonMach–ZehnderinterferometerByYongtaoFanADissertationSubmittedtoChinaJiliangUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChinaJiliangU

4、niversityMarch,2016中圖分類號TP212.1學(xué)校代碼10356UDC535密級公開碩士學(xué)位論文MASTERDISSERTATION基于MZ干涉儀的光纖磁場傳感器研究ResearchonopticalfibermagneticfieldsensorbasedonMach–Zehnderinterferometer作者范涌濤專業(yè)領(lǐng)域光學(xué)工程校內(nèi)導(dǎo)師金永興教授校外導(dǎo)師于海洋高工申請學(xué)位工程碩士論文類型應(yīng)用研究二〇一六年三月致謝本學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師金永興老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在近三年的研究生生涯中，金老師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神以及謙

5、遜的品質(zhì)深深地感染著我。三年里，金老師在學(xué)業(yè)上給予了我以精心指導(dǎo)，同時(shí)在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向金老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)還要感謝光電學(xué)院光纖傳感組的董新永、趙春柳等諸位老師的諄諄教誨，感謝在完成本論文時(shí)給了我諸多幫助的孫明明師兄、魯士力師妹，葛惠、楊鵬程、宋寧等同學(xué)，正是因?yàn)榈玫搅怂麄兊膸椭也拍茉谕黄埔粋€(gè)個(gè)困難，最終將本論文順利完成。此外我必須感謝我的父母家人。感謝我的父母含辛茹苦將我養(yǎng)大成人，培養(yǎng)我完成碩士學(xué)位!最后，感謝中國計(jì)量學(xué)院，尤其是光電學(xué)院給廣大師生提供悉心教導(dǎo)和幫助。范涌濤2016年3月基于MZ干涉儀的光纖磁場傳感器

6、研究摘要：本論文主要研究了磁性液體和MZ干涉儀在磁場測量領(lǐng)域的應(yīng)用。磁性液體薄膜的雙折射效應(yīng)、超順磁性以及磁控折射率特性等效應(yīng)使得外加磁場變化時(shí)，磁性液體薄膜的折射率、介電常數(shù)等屬性隨之改變。所以將磁性液體薄膜包覆在特定光纖結(jié)構(gòu)或填充在內(nèi)部有孔的光纖中時(shí)，磁場變化會(huì)導(dǎo)致傳感光纖中光波的相位、波長、光強(qiáng)以及偏正態(tài)等參量發(fā)生變化。我們通過探測這些物理量的變化量，即可反推出描述磁場屬性的參量，達(dá)到測量外界磁場的目的。本課題的主要研究內(nèi)容如下：1、闡述了磁性液體和光纖傳感在磁場測量方面的研究狀況，介紹了MZ干涉儀、光纖磁場傳感器的工作原理和幾種常見的光纖磁場傳感器，并分析

7、了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。2、詳細(xì)介紹了磁性液體的組成以及磁性液體的穩(wěn)定性、雙折射效應(yīng)、磁控折率特性、超順磁性等特性。闡述了磁性液體的折射率測量方法。此外，還對磁性液體的制備工藝做了詳細(xì)介紹。3、提出了一種基于雙腰椎放大結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器。對該傳感器的工作原理作了理論分析，用實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了采用強(qiáng)度解調(diào)的可行性，當(dāng)外加磁場方向垂直于光束傳播方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度從0mT到120mT增加時(shí)，該傳感器的諧振波長發(fā)生微小藍(lán)移，光強(qiáng)減小明顯，靈敏度為0.0943dBm/mT，擬合度為0.97918。4、提出了一種基于花生形錯(cuò)位結(jié)構(gòu)的光纖磁場傳感器。先以花生形錯(cuò)位結(jié)構(gòu)為光纖傳感頭（無磁性液

8、體薄膜包覆