光纖中磁流體在外磁場作用下光透射特性的研究與建模.pdf

1、磁流體是一種穩(wěn)定的膠體溶液，主要是通過表面活性劑將納米級的磁性顆粒均勻分散于某種載液中所形成的，它具有固體的磁性和液體的流動性，在外磁場作用下，磁流體表現(xiàn)出豐富的微觀結構形態(tài)，從而呈現(xiàn)出各種光學特性。磁流體獨特的光學特性有希望在光學器件和光纖傳感等領域獲得應用，因此對外磁場作用下磁流體的光透射特性進行研究是非常有意義的。
　　 雖然國內(nèi)外學者及研究機構對外磁場作用下磁流體光透射的特性已經(jīng)研究很多年了，但是其機理和規(guī)律還不是很清楚

2、，并且主要是將磁流體置于樣品盒中來研究外磁場作用下磁流體的光透射特性。本文設計了一種新的研究方法:將磁流體置于光纖中，研究光纖中磁流體在外磁場作用下的光透射特性。本論文的研究工作及成果包括以下部分:
　　 1.磁流體光纖樣品的制備及外磁場的設計制作、磁場分布推導和數(shù)值計算。針對光纖的特殊結構，設計制作了磁流體樣品制備裝置。根據(jù)實驗要求，設計制作了外加磁場裝置。然后，對均勻磁場和梯度磁場周圍的磁場分布進行建模，并進行數(shù)值計算，結合

3、實驗數(shù)據(jù)，從而驗證了模型的合理性。
　　 2.光纖中磁流體在均勻磁場作用下光透射特性的研究。將實驗樣品置于均勻磁場環(huán)境中，研究了磁場強度、磁場方向對光纖中磁流體的光透射特性的影響，并對磁流體光透射率隨磁場強度的變化進行曲線擬合。
　　 3.光纖中磁流體在梯度磁場作用下光透射特性的研究與建模。梯度磁場下研究了光纖中磁流體的光透射特性，并結合實驗結果，根據(jù)郎之萬函數(shù)和流體理論，以及Beer-Lambert定律，建立光功率透射

4、衰減和納米粒子局部密度的理論模型，并進行了數(shù)值分析，從而驗證了模型的合理性。
　　 實驗結果表明，光纖中磁流體在外磁場作用下具有明顯的光透射調(diào)制效果。另外，均勻磁場和梯度磁場下光纖中磁流體的光透射特性是不一樣的。分析認為:在均勻磁場下，光纖中磁流體光透射率的變化主要由磁性納米粒子的成鏈和團聚引起的;而在梯度磁場下，主要由于光纖中磁流體納米粒子的密度重新分布，因而導致不同的透射特性，且數(shù)值分析的結果也驗證了這一點。研究光纖中磁流體