基于磁流体和光子晶体光纤的电磁可控全光纤器件研究

本项目在课题组已有的对光子晶体光纤研究的基础上，结合纳米磁流体技术，研究纳米磁流体与光波的作用机理并且研制新型的电磁可控的全光纤器件。探索纳米磁流体材料的光学特性与外界电磁场的关系，配置一种稳定性好、响应时间快、迟滞性小、吸收系数小、宽折射率调谐范围的新型纳米磁流体材料。通过将这种纳米磁流体材料填充在光子晶体光纤干涉器件的一个干涉臂或者干涉腔中，调节外界电磁场的大小与方向，研究光子晶体光纤干涉器件相位差与纳米磁流体光学特性的关系。此外，将纳米磁流体材料填充在光子晶体光纤光栅的包层空气孔中，研究纳米磁流体材料光学特性的改变对光子晶体光纤光栅耦合性能的影响。本项目的提出，一方面可拓展光子晶体光纤的结构和光学特性，另一方面也为光纤通信和传感领域提供几种可供选择的全光纤器件，如可调谐光滤波器、光开关、光调制器、以及电磁场传感器等，因而开展本项目的研究具有较强的学术意义和潜在的应用价值。

按照本项目的研究目标，我们主要开展了以下三方面的研究工作：1）纳米磁流体材料的配置、特性研究，我们自行配置了水基磁流体并利用干涉法对其折射率进行了测量，结果表明在同一表面磁流体的折射率会随着磁场强度的变化而变化；2）基于纳米磁流体材料和微光纤干涉仪研制了三类不同类型的磁场传感器，其最大的测量灵敏度可达到176.4 pm/mT；3）初步研究了纳米磁流体的光动力特性，结果在微空间区域内光透射率随着入射光强度的变化而变化，这些研究为进一步研制基于纳米磁流体和微光纤的光控器件奠定了坚实的基础。在承担项目期间，项目负责人以第一作者身份共发表学术论文4篇（3篇SCI，1篇会议文章），参加了两届光纤传感国际顶级学术会议（OFS-22，OFS-23），参加了在湖南长沙召开的中国光学大会上有一篇口头发言，参加了在大连召开的中国光纤传感会议。在学生培养方面，在该项目资助下的硕士研究生孙晓康荣获2013年国家奖学金。