光纤传感器可以测量沿光纤的应变、温度、压力和许多其他物理参数，但是目前它们不受电磁噪声（来自其他外部电或磁相互作用的干扰）的影响。最近，一个国际研究团队利用光纤“损坏”部分开发了一种磁场传感器。

图1  基于“融合”聚合物光纤中多峰干涉的磁场传感器可实现113.5 pm/mT的超高灵敏度

该研究团队滨国立大学副教授Yosuke Mizuno称：“抗电磁噪声的这种特性对测量强电磁场环境下应变、温度等非常有利。但是，这同时意味着使用光纤进行电磁场传感是一项重大挑战。”

研究人员利用了“光纤熔断器”效应，当高功率光以弯曲过紧，不良的连接器和其他非理想条件注入到光纤中时，就会产生这种效应。当将高功率的光注入到这种受损的光纤中时，光能被“捕获”在光纤的纤芯中，产生向光源传播的光放电，从而永久损坏光纤。研究团队发现，当纤维由聚合物制成时，这种作用会导致导电的碳化路径，进而使与磁场反应所需的相互作用成为可能。

磁场与碳化或“损坏”的区域之间的相互作用会导致光纤中的光学参数发生变化。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，可以实现光纤磁场传感器。

研究人员通过实验表明，这种传感器可以检测到45微特斯拉的微小磁场变化，这比传统光纤方法检测到的20毫特斯拉小数百倍（或更灵敏）。为了比较，研究人员在距运转中的微波炉一英寸处测量了约100微特斯拉的磁场。处理电力系统中的各种设备都需要应用到磁场传感器。

图2  照片以1秒的间隔拍摄（从右侧注入光，而保险丝从左侧传播）

图3  沿传感光纤的应变分布可以实时测量

研究人员指出，该磁场传感器制造成本低，并且回收利用了熔融聚合物光纤，十分环保。研究人员正计划提高测量精度，并进一步提高传感器的灵敏度。他们还将尝试在不久的将来使用相同的方法演示电场感应。

图片来源：横滨国立大学

来源：https://phys.org/news/2021-01-repurpose-polymer-optical-fibers-precisely.html

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