Modelagem computacional de sensor de campo magnético à fibra óptica usando efeito magneto-óptico

Abstract

O campo magnético produzido por um equipamento elétrico pode ser um indicativo importante de seu bom funcionamento, daí a importância de sensores de campos magnéticos que possam ser aplicados nesses equipamentos. Um dos componentes mais importantes de um sensor é o seu transdutor. Sendo assim, este trabalho tem como foco a caracterização do transdutor de um sensor de campo magnético, capaz de monitorar campos magnéticos provenientes de equipamentos elétricos, tal como transformadores de potência. Os efeitos estudados para criação do transdutor foram os efeitos Faraday e Kerr magneto-ópticos, que consistem na modificação na polarização de uma onda devido a magnetização de um material; então com uso desses efeitos foi possível obter variações de campo magnético através de reflexão de ondas polarizada. Por ter uma baixa absorção para faixa de frequências ópticas e ter boa sensibilidade à efeitos magneto-ópticos, o material escolhido para compor o transdutor foi o Ce:YIG. Foram feitas as modelagens analítica; no MATLAB, e numérica; no COMSOL multiphysics. Para uma espessura de 2,58 μm de Ce:YIG foi obtido uma rotação de ~ 45º. Os resultados obtidos mostram o bom desempenho do Ce:YIG para medir campo magnético por efeito magneto-óptico.