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基于光子晶体光纤交叉敏感分离的磁场温度传感研究

吴倩 张诸宇 郭晓晨 施伟华

基于光子晶体光纤交叉敏感分离的磁场温度传感研究

吴倩, 张诸宇, 郭晓晨, 施伟华
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  • 提出了一种基于定向耦合效应和表面等离子共振效应的交叉敏感分离的磁场温度传感结构.在光子晶体光纤的一个特定空气孔中填充磁流体,利用磁流体的磁光效应和定向耦合效应形成磁场传感通道;在垂直方向的另一空气孔的内壁镀金纳米薄膜并填充甲苯液体,利用甲苯的温敏效应和表面等离子共振效应形成温度传感通道.对应输出谱出现两个损耗峰,测量损耗峰位置可以间接测出磁场强度和温度变化.通过理论计算和结构优化,在90270 Oe(1 Oe=103/(4) A/m)范围内,磁场强度的灵敏度最高可达1.16 nm/Oe;在2560℃范围内,温度的灵敏度可达-9.07 nm/℃.虽然填充的两种液体的折射率都受环境温度的影响,但通过建立灵敏度系数矩阵,可以消除磁场强度与温度的交叉敏感,实现磁场温度双参量的高灵敏度检测.
      通信作者: 施伟华, njupt_shiwh@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61571237)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-12
  • 修回日期:  2018-05-14
  • 刊出日期:  2018-09-20

基于光子晶体光纤交叉敏感分离的磁场温度传感研究

  • 1. 南京邮电大学电子与光学工程学院, 微电子学院, 南京 210023
  • 通信作者: 施伟华, njupt_shiwh@126.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61571237)资助的课题.

摘要: 提出了一种基于定向耦合效应和表面等离子共振效应的交叉敏感分离的磁场温度传感结构.在光子晶体光纤的一个特定空气孔中填充磁流体,利用磁流体的磁光效应和定向耦合效应形成磁场传感通道;在垂直方向的另一空气孔的内壁镀金纳米薄膜并填充甲苯液体,利用甲苯的温敏效应和表面等离子共振效应形成温度传感通道.对应输出谱出现两个损耗峰,测量损耗峰位置可以间接测出磁场强度和温度变化.通过理论计算和结构优化,在90270 Oe(1 Oe=103/(4) A/m)范围内,磁场强度的灵敏度最高可达1.16 nm/Oe;在2560℃范围内,温度的灵敏度可达-9.07 nm/℃.虽然填充的两种液体的折射率都受环境温度的影响,但通过建立灵敏度系数矩阵,可以消除磁场强度与温度的交叉敏感,实现磁场温度双参量的高灵敏度检测.

English Abstract

参考文献 (20)

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