Magnetic Field Fiber Specklegram Sensors Based on Tb³⁺-Doped Magneto-Optical Glasses With High Verdet Constants

Autor(es)

Cabral, Thiago D. ; Franco, Douglas F. ; Fujiwara, Eric ; Nalin, Marcelo ; Cordeiro, Cristiano M. B.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: IEEE SENSORS JOURNAL; v. 23, n. 7, p. 8-pg., 2023-04-01.

Resumo

Optical fiber specklegram sensors (FSSs) for magnetic field measurements are reported. The probes are compact, with only a fiber length of similar to 100 mm exposed to a magnetic field and comprised of no-core fibers doped with terbium oxide (Tb4O7), so the Verdet constant is dramatically improved in comparison to regular commercial fibers (similar to 20x increase, 10-mol% fiber), greatly enhancing the modulation of the output specklegram. The response to static magnetic fields was evaluated for different concentrations (6-10 mol%) of Tb4O7, yielding an increase in sensitivity of up to 59x (8.78 x 10(-2) mT(-1), 10 mol%) and 6x resolution (1.86 x 10(-2) mT, 6 mol%) in relation to a regular silica multimode fiber (MMF). A simple setup with a He-Ne laser and inexpensive webcam charge-coupled device (CCD) camera was employed, producing results comparable to fiber sensors based on more complicated setups such as fiber interferometers. To the best of our knowledge, this comprises the first demonstration of highly multimode magnetic field FSS based on magneto-optical (MO) glass to capitalize on both the Faraday rotation and the polarization mode conversion. (AU)

• Processo FAPESP: 14/50632-6 - Sensores baseados em ressonância de plasmon e fibras ópticas microestruturadas
• Beneficiário: Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros
• Beneficiário: Edgar Dutra Zanotto
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 17/25666-2 - Desenvolvimento de sensor de fibra óptica para medição de sinais de miografia de força aplicado a interfaces humano-robô
• Beneficiário: Eric Fujiwara
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 16/16900-9 - Preparação de fibras de vidros óxidos de metal pesado com propriedades ópticas e magneto-ópticas
• Beneficiário: Douglas Faza Franco
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/19272-4 - Produção de fibras ópticas de metais pesados para uso em rotadores de Faraday
• Beneficiário: Douglas Faza Franco
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado