实验研究了一种磁流体包覆的光子晶体光纤耦合器, 其分光比可由磁场在线调节。实验结果表明, 耦合器耦合区的尺寸越小, 其分光比随磁场的变化越敏感。在外磁场强度为0~14 mT时, 耦合区尺寸为27 μm的耦合器分光比随磁场强度线性变化的灵敏度为0.0289 mT-1。耦合器耦合区尺寸越小, 环境温度对分光比的影响越强。对于实际应用的耦合器, 应综合考虑分光比的磁场调谐特性及温度响应特性, 选择合适参数的光子晶体光纤耦合器。

基于磁流体包覆的无芯-单模-无芯光纤的磁场传感结构中,无芯光纤起激发单模光纤的包层模并实现芯模-包层模干涉的作用.实验测量了该传感结构在不同外界磁场强度和温度下的透射光谱, 研究了其磁场传感性能及环境温度对传感性能的影响.结果表明, 随外界磁场强度的增加, 波长在1 462 nm和1 477 nm位置附近的干涉谷均发生红移, 其相应的磁场传感灵敏度分别为67.28 pm/Oe和49.82 pm/Oe；波长在1 462 nm位置附近的干涉谷随温度的增加发生蓝移, 干涉谷随温度变化的灵敏度为37.8 pm/℃, 该传感结构制作简单、灵敏度高, 有很好的应用前景.

研究了在不同强度的外磁场作用下磁流体的弛豫特性。光束垂直于磁场方向透过磁流体样品盒，记录光强随磁场通、断而上升、下降的重复变化情况。结果表明，在相同强度的磁场作用下，磁流体中磁性颗粒的体积分数越大，则光强的下降弛豫时间越小而上升弛豫时间却越大。对于同一样品，场强越大，透射光强的下降弛豫时间和上升弛豫时间就越大，且随着磁场通、断次数的增加，光强的下降弛豫时间和上升弛豫时间逐渐增大，最后趋于稳定值。对研制和改良新型光子学器件具有一定的指导意义。

研究了不同浓度磁流体薄膜样品的厚度对其场致双折射的影响。结果表明，固定磁流体浓度时，其双折射随样品厚度的增加而减小，且厚度不同的样品，其双折射随磁场的增加的变化趋势不同。对于薄样品，其双折射随磁场的增加而逐渐增加直至趋于饱和，而对于厚样品，其双折射随磁场的增加呈现非单调或“振荡”变化的现象。磁流体的浓度对其双折射的厚度依赖特性具有明显的影响，浓度越高，其双折射随磁场的增加开始呈现非单调或“振荡”变化时所对应的样品厚度就越小。详细分析了薄膜样品厚度和磁流体浓度对其双折射影响的有关物理机制，并定义了转折磁场的概念进行了定量的研究。

理论模拟了激光束通过磁流体样品后产生的远场光斑图样, 提出了一种阈值可调光学限幅器的实现方案.计算了不同光阑孔径半径和不同光阑样品距离情况下, 系统的出射光功率与入射光功率的关系.得出了系统的光学限幅阈值随光阑孔径半径的增大以及光阑样品距离的减小而向高功率方向转移的结论, 且限幅阈值与光阑孔径半径之间呈线性关系.定义了描述磁流体样品特征的参量f, 发现了系统的光学限幅阈值随f的绝对值增加而减小.本文的结论能为实际的磁流体基可调谐光学限幅器的设计与制作提供有益的参考.

根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式，通过数值模拟计算，研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明，磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响，低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加，而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内，磁流体偏振光透过率随其液态介电常量εliquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μd/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.

利用二氧化硅和聚苯乙烯非磁性微球掺入铁氧体纯磁流体中，制得了复合磁流体.定性地研究了复合磁流体在外磁场作用下的双折射与非磁性微球的种类、掺杂浓度以及纯磁流体自身浓度的关系.研究表明，不同浓度的纯磁流体掺杂等量的聚苯乙烯微球对其双折射随磁场的变化趋势影响不同；同一浓度的纯磁流体掺杂不同种类的非磁性微球，对其双折射的影响也不同；掺杂等量但不同比例的两种非磁性混合微球所形成的复合磁流体中，其中一种非磁性微球对其双折射的影响起主导作用，使得该复合磁流体双折射随磁场的变化趋势与起主导作用的非磁性微球单独掺杂时相似.

用溶胶-凝胶法制备了Fe-Al2O3铁磁金属-非磁绝缘体基体薄膜。实验结果表明, 当Fe与Al2O3的质量比为1∶1, 热处理温度为420℃时, 所制备的薄膜具有最大的磁致旋光(Faraday)效应, 测得的费尔德(Verdet)常数V=(6.8×104)°/(T·cm)。通过分析, 得出了Fe-Al2O3薄膜巨磁Faraday旋光效应主要是由光、磁场与薄膜相互作用产生剧烈塞曼(Zeeman)分裂引起的。对影响薄膜Faraday旋光效应的各种主要因素进行了讨论。

在20~80 ℃温度范围内，研究了两种浓度的铁氧体(主要成分为Fe3O4)磁流体在一系列固定磁场强度(场强范围为0~200 mT)下的双折射与温度的关系.结果表明不同浓度磁流体的双折射具有类似的磁场和温度依赖性.固定磁场强度时，磁流体的双折射值与温度成反比；而温度恒定时，磁流体的双折射值与外磁场的强度成正比；在相同磁场强度、恒定温度下，高浓度磁流体的双折射值比低浓度磁流体的大.详细分析了实验结果，并深入讨论了磁流体双折射的温度、场强和浓度依赖性的物理机理.