Магнитометры — это приборы для измерения магнитных полей. Они нужны везде: по изменению поля электросетей можно предсказать аварию ещё до её возникновения, по магнитным аномалиям в грунте геологи находят месторождения железной руды. Сердце, мозг и мышцы человека тоже порождают слабые магнитные сигналы: поднеся датчик к груди, можно уловить работу сердца и заметить отклонения без операций и электродов.
Для всех этих задач магнитометр должен быть компактным. Но большинство точных приборов — электронные и громоздкие. Уменьшив их, теряешь надёжность: миниатюрные версии ошибаются из-за внешних помех, металлические контакты окисляются. Более перспективны оптические магнитометры: вместо электронных схем они используют свет и стеклянные нити. Такой прибор не ржавеет, не боится электромагнитных помех и может быть сделан очень маленьким.
Однако в обычном оптоволокне свет распространяется сразу по нескольким путям — как лазерный луч в воде, он «размывается», теряя чёткость. Полезный сигнал тонет в этих искажениях. Пермские учёные применили одномодовое оптоволокно, закрученное по спирали и замкнутое в петлю: свет идёт строго по одному каналу и проходит её многократно, накапливая отклик от магнитного поля. Это устранило паразитные искажения и позволило в 2 раза повысить эффективность измерений по сравнению с лучшими аналогами.
«Мы сравнили два типа лучей: обычный и закрученный. Оказалось, что магнитное поле воздействует на второй луч в два раза сильнее. А если он бежит по замкнутой петле, эффект усиливается еще больше. В итоге наш прибор в 2 раза чувствительнее старых оптических схем. И еще один плюс — благодаря спиральному волокну датчик не боится деформаций: его можно гнуть и трясти — он не начнёт врать», — рассказал Антон Чувызгалов, младший научный сотрудник кафедры «Общая физика» ПНИПУ.
Разработка найдет применение в кардиодиагностике, навигации воздушных судов и геологоразведке. Небольшие размеры прибора позволяют встраивать его в компактные носимые устройства и бортовую аппаратуру.