提出了一种干涉型微纳光纤磁场传感器，由微纳光纤干涉仪和TbDyFe 超磁致伸缩棒构成，单模光纤经过熔融拉锥形成双锥型微纳光纤干涉仪，与TbDyFe 超磁致伸缩棒平行固定封装，磁场作用下磁致伸缩棒和微纳光纤干涉仪发生轴向应变，引起干涉谱的波长漂移，形成波长编码型的光纤磁场传感器。实验结果表明，相同应变特性的微纳光纤干涉仪，磁致伸缩棒直径越小，磁场灵敏度越高，直径为2 mm的TbDyFe磁致伸缩棒组成的光纤磁场传感器灵敏度可以达到0.178 nm/mT，该传感器结构简单，易于制备，成本低廉，响应快，可以实现微弱磁场的高灵敏探测。

对基于磁致折变效应的掺铒光纤磁场传感器的温度特性进行了理论分析和实验测量。理论上，基于密度泛函理论(Density Functional Theory，DFT)研究了温度对掺铒光纤磁致折变效应的影响，结果表明，温度升高会增大掺铒石英材料的原子磁矩，从而增强其磁致折变效应。实验上，基于磁致折变效应，以掺铒光纤作为Mach-Zehnder光纤干涉仪的传感臂，研制了磁场传感器，结果表明，干涉波谷的谐振波长随温度的升高发生红移，传感器的磁场灵敏度随之增加，16.7 ℃和43.5 ℃温度下传感器的灵敏度分别为12.63 pm/mT和25.53 pm/mT，温度变化会影响磁场的测量精度。

为提高光纤传感器磁场检测中的敏感度,进一步实现弱磁场环境中的高精度场强勘测,提出一种基于磁流包覆与冷却拉锥透射式全光纤高灵敏磁场传感器,拉锥过程采用间歇式停顿冷却技术,可更加便捷获得高质量干涉谱,减缓光子晶体光纤空气孔塌缩,制作工艺简单,具有可操纵性强、灵敏度高、损耗小等优势,实现了高灵敏磁场环境实时在线检测,并对传感器的变温影响进行了讨论。实验结果表明,光子晶体光纤的拉锥长度为5.5 mm、腰椎直径为75 μm时,可得到良好的干涉光谱,在0~78 Oe(1 Oe =^79.578 A·m -1)磁场范围内,灵敏度达95 pm/Oe,线性拟合度为98.31%。

根据磁光非互易相移原理,通过分析硅基磁光波导中导波光模式对磁化强度的敏感性,提出一种CeYIG/Si-CeYIG/SiO2硅基磁光波导结构,仿真分析了其模场分布和有效折射率的磁化强度依赖关系。将两个硅基磁光波导垂直放置并分别组成两个微环谐振器,进而设计出三维磁场传感芯片,通过测量两个微环中TE和TM两种模式下微环谐振波长的移动,可获得磁化强度或磁场的大小和方向信息。研究表明,在1 550 nm波长附近,通过优化波导截面尺寸,在CeYIG饱和磁化范围内,该磁场传感芯片在其法向和切向的磁场灵敏性分别为和,谐振波长的可移动范围约为200 pm。利用平面芯片结构实现了对三维磁场的测量,对三维磁场传感器件的小型化和集成化具有一定的指导意义。

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.

从原理上阐述了圆双折射光纤光栅中的传输特性和偏振特性。通过坐标变换，得到圆双折射光栅的琼斯矩阵，并基于此详细分析了磁场大小、传输距离和入射光偏振态对透射光传输特性和偏振特性的影响。结果表明，一定大小的磁致圆双折射将使透射谱产生分裂，透射光偏振态随磁场和波长变化。同时偏振相关损耗和第三斯托克斯参量与外加磁场大小在一定范围内呈单调变化关系，可由此实现对磁场的监测。测量范围和灵敏度由光栅材料和结构决定，给出了由Bi-YIG和YIG材料作为传感媒质可实现的动态范围。

分段磁光光纤布拉格光栅(MFBG)是指在同一根磁光光纤上依次写入不同周期的光栅而形成的级联磁光光栅系统。根据均匀MFBG的耦合模理论,利用电磁场边界连续性条件,研究了分段MFBG中圆偏振光的光谱特性。研究表明,单段光栅时,圆偏振光在分段MFBG中的反射或透射光谱特性与均匀MFBG一致,理论计算的偏振相关损耗(PDL)变化曲线与实验结果基本吻合。两段或多段MFBG段级联时,分析了在外加磁场的控制下采用不同光栅周期的多段MFBG结构实现可调色散补偿、分布式磁场传感等光子信息处理的功能原理。

采用保偏光纤耦合器等保偏器件,搭建了马赫-曾德尔型保偏光纤干涉仪,在干涉臂中接入磁致伸缩材料粘附光纤结构的保偏光纤磁传感探头,通过磁致伸缩效应探测地磁场引起的光纤中的相位变化,建立了保偏光纤地磁场传感器实验系统,实现了稳定的磁场检测。实验分析了系统相位信号随磁场变化的特性以及频率响应特性,为系统选择适当的交流磁场进行直流磁场检测提供了依据,结果表明该系统最小可检测到1 nT量级的磁场。实验测量了地磁场矢量在水平面各方向上的分量大小,得到的实验结果与理论值吻合得较好,证明该系统能够用于基于地磁场测量的定向导航。