[发明专利]一种基于细芯光纤马赫-曾德干涉仪的磁场测量方法

摘要

本发明提供了一种基于细芯光纤马赫‑曾德干涉仪的磁场测量方法，所述测量方法包括以下步骤：a)搭建细芯光纤马赫‑曾德干涉仪，细芯光纤马赫‑曾德干涉仪依次连接泵浦源、一支波分复用器以及细芯光纤马赫‑曾德结构；细芯光纤马赫‑曾德结构包括一段细芯光纤、第一掺杂稀土光纤和第二掺杂稀土光纤，细芯光纤熔接在第一掺杂稀土光纤和第二掺杂稀土光纤之间，第一掺杂稀土光纤和第二掺杂稀土光纤作为光纤激光器的增益介质；b)将所述细芯光纤马赫‑曾德结构与磁致伸缩材料固定；c)逐渐改变磁场强度，记录梳状谱移动的长度，绘制梳状谱移动长度与磁场强度的变化曲线；d)通过所述梳状谱移动长度与磁场强度的变化曲线对外加磁场进行测量。

主权项

1.一种基于细芯光纤马赫‑曾德干涉仪的磁场测量方法，其特征在于所述测量方法包括以下步骤：a)搭建所述细芯光纤马赫‑曾德干涉仪，所述细芯光纤马赫‑曾德干涉仪通过光栅光纤依次连接泵浦源、一支波分复用器以及细芯光纤马赫‑曾德结构；所述细芯光纤马赫‑曾德结构包括一段细芯光纤、第一掺杂稀土光纤和第二掺杂稀土光纤，所述细芯光纤熔接在第一掺杂稀土光纤和第二掺杂稀土光纤之间，所述第一掺杂稀土光纤和第二掺杂稀土光纤作为光纤激光器的增益介质；b)将所述细芯光纤马赫‑曾德结构与磁致伸缩材料固定；c)通过磁场控制器对磁场进行控制，逐渐改变磁场强度，记录梳状谱移动的长度，绘制梳状谱移动长度与磁场强度的变化曲线；d)通过所述梳状谱移动长度与磁场强度的变化曲线对外加磁场进行测量。；其中，对基于细芯光纤马赫‑曾德干涉仪的磁场测量方法过程中的光路以及梳状谱移动的长度的变化给出具体说明：总光强I为其中I₁、I₂和分别为细芯光纤中纤芯和包层的光强和相移差，且其中，n1和n2分别为纤芯和包层的有效折射率，L1和L2分别为光束在纤芯和包层中传输的长度；由于干涉臂长度相等，且存在折射率差Δn，则有由公式1和公式3可知，传输谱中的峰值发生在满足下式的波长处，其中m为整数2πLΔn/λ＝2mπ   (4)经过简化，公式4表示为m＝LΔn/λ   (5)对公式5中λ进行求导可得Δm/Δλ＝‑LΔn/λ2   (6)取Δm＝1，得到在波长λ处传输谱中相邻峰值的波长间隔为|Δλ|＝λ2/LΔn   (7)在细芯光纤马赫‑曾德梳干涉仪的梳状谱中，相邻峰值的波长间隔与中心波长、细芯光纤长度和纤芯与包层的折射率差有关；当中心波长一定时，相邻峰值的波长间隔是细芯光纤长度和纤芯与包层间折射率差的函数。