Ultramały czujnik światłowodowy osiąga wysoką czułość w pomiarach pola magnetycznego i temperatury

Wykrywanie pola magnetycznego odgrywa kluczową rolę w wielu dziedzinach medycyny, transportu i lotnictwa. Optyczny czujnik pola magnetycznego na bazie światłowodu charakteryzuje się wyjątkową zwartością, badaniem na duże odległości, niskim kosztem i wysoką czułością, co przyciąga intensywną uwagę. Jednakże na światłowodowy czujnik pola magnetycznego na ogół wpływają zakłócenia temperatury.

Ostatnio, chociaż zakłócenia temperaturowe można skutecznie wyeliminować poprzez integrację wielu elementów czujnikowych, odbywa się to kosztem zwiększenia rozmiaru całych elementów czujnikowych, a różne przestrzenne położenie wielu elementów może powodować błędy pomiarowe w wykrywaniu wieloparametrowym.

Na nowym prześcieradle Opublikowany W Światło: zaawansowana produkcjaZespół naukowców pod przewodnictwem profesora Limina Xiao z Advanced Fibre Devices and Systems Group, Kluczowego Laboratorium Struktur Mikro- i Nanofotonicznych (MoE), Kluczowego Laboratorium Informatyki Fal Elektromagnetycznych (MoE) oraz Szanghajskiego Ultra- Centrum Badań nad Precyzyjną Optyczną Inżynierią Produkcji, Wyższa Szkoła Informatyki i Technologii, Uniwersytet Fudan w Chinach wraz ze współpracownikami opracowali ultramałe wielordzeniowe czujniki z końcówkami światłowodowymi (MCF) do wykrywania pola magnetycznego i dyskryminacji temperatury.

Mikroramię w kształcie misy i mikroprzepływową nieszczelną mikrownękę wydrukowano odpowiednio na dwóch różnych rdzeniach MCF za pomocą technologii polimeryzacji dwufotonowej (TPP). Mikroramię zintegrowano z żelazną kulką wewnątrz miskowatej końcówki, aby uczynić je wrażliwym magnetycznie, natomiast mikrownęka wyciekająca z mikropłynu zapewniła bardzo czuły element wykrywający temperaturę.

Pomiar dyskryminacyjny dwóch parametrów można uzyskać za pomocą macierzy współczynników czułości. Technologia ta umożliwia nie tylko wdrożenie dyskryminacyjnego wykrywania pola magnetycznego i temperatury z dużą czułością, ale także znacznie zmniejsza rozmiar czujnika wieloparametrowego.

Proponowane czujniki drukowane w 3D z końcówkami MCF, które mają zdolność wykrywania wielu sygnałów na małej końcówce światłowodu przez wiele kanałów w pojedynczym włóknie, mogłyby zapewnić ultrakompaktowy, czuły i niezawodny schemat pomiaru dyskryminacyjnego, gdy obszar wykrywania jest bardzo ograniczony rozmiar. Ponadto możliwość drukowania sond na zamówienie może przyspieszyć badania, ponieważ strukturę końcówki z nadrukiem MCF można łatwo dostosować do stosowania w specjalistycznych sytuacjach.

„Małe ramię w kształcie misy może również stanowić użyteczną platformę do integracji mikrostruktur z przydatnymi materiałami funkcjonalnymi, rozszerzania scenariuszy wykrywania wieloparametrowego i ulepszania zastosowań MCF” – spodziewają się naukowcy.