基于光纤熔断效应的高灵敏磁场传感器

近日，来自日本横滨国立大学，芝浦理工大学，东京理工大学，西班牙圣埃斯皮里托联邦大学和阿威罗大学的研究人员使用受损光纤测量磁场（Advanced Photonics Research (www.doi.org/10.1002/adpr.202000078).）该方法比传统的光纤磁性检测方法更加灵敏。他们设计的传感器结构依赖于当高功率光被注入具有弯曲，连接不良等问题的光纤中时发生的光纤熔断效应。

光纤熔断现象是当将高功率的光注入到这样的光纤中时，光能被捕获在光纤的芯中，导致朝着光源移动的光放电。这种放电过程会损坏光纤。该研究团队发现，当光纤由聚合物制成时，光纤熔断效应产生了一条导电的碳化路径，从而使得光纤与磁场发生相互作用。

聚合物光纤中多模式干涉的磁场传感器可实现113.5 pm / mT的超高灵敏度。

磁场与碳化或受损区域之间的相互作用可能导致光纤中光学参数的变化。通过将熔融的聚合物纤维夹在两个二氧化硅单模光纤之间，并引起多峰干扰，就可以实现光纤磁场传感器。

实验表明，该传感器能够检测到45µT的微小磁场变化，这比传统光纤方法检测到的20mT灵敏度高2个数量级。实验测定距离微波炉约1英寸远位置处的磁场约为100 µT。磁场传感器还广泛应用于电力系统的各种设备，例如发电机和电动机中。

这种基于受损光纤理念的光纤传感器制造简单且成本低，并为传统磁场传感器的光纤回收提供了新方法。除了提高设备的灵敏度和测量精度外，这种方法还可用于演示电场感应。