高美玲,金可臻,宋荣和，乔学光

(1.西北大学 物理学院,陕西 西安 710127；2.陕西省建筑材料工业学校, 陕西 西安 710000)

磁场测量技术已被广泛应用于航海航天、生命科学、资源勘探、地震监测等领域[1-3]。鉴于在众多领域的应用前景,多种性能和用途的磁场传感器已被开发,如霍尔传感器、各向异性磁阻传感器、磁通门磁强计、超导量子干涉器件等[4-7]。传统的电磁类磁场传感器普遍存在体积笨重、动态范围小、抗电磁干扰能力差、复用性差等缺点。光纤磁场传感器以光纤为信号传感和传输的载体,与传统的电磁类磁场传感器相比,具有频带宽、重量轻、体积小、抗电磁干扰、抗化学腐蚀等优点,因而受到了国内外的广泛关注。

目前研究的光纤磁场传感器主要基于法拉第效应、磁流体以及磁致伸缩效应[8-12]。法拉第效应测量磁场的理论非常完美,但实际测量时灵敏度低[13],这是因为光纤的费尔德常数较小(在1 550 nm为0.198 8 rad/Tm)。基于磁流体的磁场传感器,利用磁流体折射率可调的特点来实现磁场传感,但由于磁流体的液体属性,在实际应用中难以包装和集成[14-15]。基于磁致伸缩效应的光纤磁场传感器,利用磁致伸缩材料在磁化时产生应变而实现磁场传感[16]。该类传感器按原理可分为光波的相位和波长调制。相位调制型光纤磁场传感器[17-18]也称为光纤干涉型磁场传感器,将光纤干涉传感探头与磁致伸缩材料相结合，利用光纤干涉原理和相位解调方法实现磁场传感。在磁场作用下,磁致伸缩材料的应变改变光的传播路径,而引起干涉光的相位差发生变化。……