Схематическая диаграмма зондов MCF-наконечника для дискриминационного зондирования магнитного поля и температуры.
Кредит: Cong Xiong et al.

Измерение магнитного поля играет ключевую роль во многих областях медицины, транспорта и космонавтики. Датчик магнитного поля на основе оптического волокна обладает выдающимися характеристиками компактности, опроса на большом расстоянии, низкой стоимости и высокой чувствительности, что привлекло интенсивный интерес. Однако датчик магнитного поля на основе оптического волокна, как правило, подвержен возмущению температуры.

В последнее время, хотя температурные перекрестные помехи можно эффективно устранить путем интеграции нескольких чувствительных элементов, это достигается за счет увеличения размера всех чувствительных компонентов, а различное пространственное расположение нескольких элементов может привести к ошибкам измерения при многопараметрическом дискриминативном измерении.

В новой статье, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, группа ученых под руководством профессора Лиминя Сяо из Advanced Fiber Devices and Systems Group, Key Laboratory of Micro- и Nano Photonic Structures (MoE), Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Shanghai Engineering Research Center of Ultra-Precision Optical Manufacturing, School of Information Science and Technology, Fudan University, China, и их коллеги разработали сверхкомпактные многожильные волоконно-оптические (MCF) наконечники зондов для дискриминационного измерения магнитного поля и температуры.

Микрокантилевер в форме чаши и микрополость, пропитанная микрожидкостью, были напечатаны на двух разных сердечниках MCF с помощью техники двухфотонной полимеризации (TPP) соответственно. Микрокантилевер был включен с железным шариком внутри наконечника в форме чаши, чтобы сделать его магнитно-чувствительным, в то время как микрополость, пропитанная микрожидкостью, обеспечила высокочувствительный элемент измерения температуры.

Дискриминационное измерение двух параметров может быть реализовано с помощью матрицы коэффициентов чувствительности. Метод позволяет не только реализовать дискриминационное измерение магнитного поля и температуры с высокой чувствительностью, но и значительно уменьшить размер многопараметрического датчика.

Предлагаемые зонды с наконечником MCF, напечатанные на 3D-принтере, с возможностью обнаружения нескольких сигналов на крошечном наконечнике волокна через несколько каналов в одном волокне, могут обеспечить сверхкомпактную, чувствительную и надежную схему для дискриминационного измерения, когда пространство зондирования крайне ограничено по размеру. Кроме того, возможность печатать зонды по требованию может ускорить исследования, в которых напечатанная структура наконечника MCF может быть легко адаптирована для использования в специализированных ситуациях.

«Чашеобразный микроконсоль также может стать полезной платформой для объединения микроструктур с полезными функциональными материалами, расширения многопараметрических сценариев зондирования и продвижения приложений MCF», — прогнозируют ученые.