线双折射对高圆双折射光纤电流传感器输出信号的影响

对采用高圆双折射光纤的电流传感器中光纤特性的不完善,如光纤中存在的固有线双折射及弯曲引入的线双折射,传感器输出信号受到的影响进行了详细的理论分析及数值计算,获得了线双折射影响传感器输出信号的数据及曲线,并提出消除光纤中线双折射对传感器输出信号影响的方法。这些结果对分析传感器实际测量结果,提高传感器稳定性及性能以及传感用高圆双折射光纤的设计等都有很大的实用和参考价值。     

对双折射不敏感的光纤电流传感器系统研究

讨论了双折射对光纤电流传感器稳定性影响，并介绍了一种采用光学偏振控制器、块状玻璃传感头和单光路检测的光纤电流传感器。理论分析和实验结果表明，这种结构的光纤电流传感器能够有效地消除输入、输出光纤及传感头的双折射对系统测量灵敏度的影响，使系统工作稳定可靠。     

光学脉冲磁场传感测量中线双折射的补偿

线双折射是制约光学磁场传感器实用化的重要因素之一.为降低线双折射对光学磁场传感器稳定性和输出精度的影响,提出了光路补偿和电路补偿两种方案.光路补偿中使用一对光轴正交的磁光晶体材料作为传感元件,利用琼斯矩阵进行了理论推导,并进行了仿真验证.电路补偿适用于线双折射较大的情况,在交、直流分量中引入修正因子再进行信号处理,仿真计算得到修正因子的最佳值.结果表明,提出的两种方案均能提高输出线性度,改善系统输出误差.     

光纤光栅中双折射致偏振相关特性

为了研究光纤光栅在横向压力作用下的双折射效应,讨论了光纤光栅中双折射所致的透射特性以及偏振相关特性的变化。通过仿真分析了起偏角对传输特性的影响,研究了双折射效应引起的光纤光栅偏振相关特性。利用传输矩阵法,仿真分析了光栅的参数、结构类型、光纤本征双折射和光栅中光致双折射对偏振相关损耗的影响,并利用邦加球分析了经光栅双折射作用的透射光偏振态的变化。结果表明,双折射的大小和偏振相关损耗以及第一斯托克斯参量之间存在单调递增关系。此结论为利用光纤光栅的偏振特性进行弱压力传感测量提供了基础。     

起偏器参量对磁场传感器光偏振态的影响

为了研究磁场传感器中出射光偏振态,用Poincaré球法分析了磁场传感器起偏角对光偏振态的影响.结果表明:Faraday材料中线双折射率的存在,使线偏振光演进为椭圆偏振光.无论外加磁场及Faraday材料线双折射率如何变化,当起偏角为45°时,出射偏振光始终为左旋椭圆偏振光;当起偏角为135°时,出射偏振光始终为右旋椭圆偏振光.其结果对偏振型磁场传感器的信号检测设计有一定的参考价值.     

光纤电流传感器偏转角及线性双折射研究

光纤电流传感器中由于光纤的弯曲以及自身特性,会同时存在线性双折射和法拉第效应,致使法拉第效应的偏转角无法被准确测量出来,这是造成光纤电流传感系统测量误差的一个重要因素。利用MATLAB模拟了线偏振光转化为圆偏振光和椭圆偏振光以及法拉第效应,并对法拉第效应中左右旋圆偏振光相位差设定了不同参数,利用MATLAB得出最终合成的线偏振光,观察其偏转角为所设左右旋圆偏振光相位差的1/2,之后进行了理论推导,验证了上述结论,为后续的线性双折射补偿研究奠定良好的基础。     

非偏振保持光纤中随机双折射对自俘获现象的影响

本文用数值计算的方法解非线性耦合薛定谔方程，研究了在非偏振保持光纤中随机双折射变化对孤子自俘获传输现象的影响。研究结果表明，相对于具有保偏特性的强双折射光纤，非偏振保持光纤中随机双折射所致的2个模式间频繁的能量交换，减缓了2脉冲的走离，有利于束缚态的形成，入射偏振角θ对孤子的自俘获传输影响非常小，这就使光孤子耦合进光纤时不须鉴别光纤的快、慢轴。     

基于乙醇填充的光子晶体光纤温度传感器

提出一种具有独立探头的反射式高双折射光子晶体光纤环镜结构,此结构利用乙醇的热光效应对光子晶体光纤双折射线性调制,双折射的改变引起Sagnac干涉系统光程差的变化,并导致光谱强度在某一温度区间随温度线性变化,实现了温度的高灵敏度测量.此结构克服了传统的环内结构易受外界扰动的缺点,并且使其在实际应用中搭建分布式传感系统成为可能.实验验证了乙醇的折射率随温度的线性变化规律,灵敏度为4.45e-4/℃;验证了填充乙醇后光子晶体光纤双折射与温度的变化规律,灵敏度为0.015 625/℃;验证了在20~40℃之间,输出光强随温度的变化规律,灵敏度为0.003 1 m W/℃.利用琼斯矩阵理论论证了干涉光谱的形成机理,得到干涉谱方程.     

外界条件对光纤光栅磁场传感器性能的影响

为了评估交叉敏感问题,从光纤光栅的传感原理出发,分析了外界环境对传感器性能的影响,讨论了光纤光栅物理参量随温度、应力和压力的变化情况,提出了基于偏振相关特性的光纤光栅磁场传感器方案.利用耦合模理论,仿真分析了温度、应力和压力对传感系统输出的影响.仿真结果证明,该磁场传感方案对温度和应力是不敏感的,而时变的压力会对磁场测...     

压缩型光子晶体光纤的双折射特性

定义了压缩率的概念,提出了一个可以构建三角格子、压缩三角格子、正方格子和矩形格子光子晶体光纤的模型;基于此压缩率模型,应用超格子构造法研究了压缩对光子晶体光纤双折射特性的影响.结果表明,通过改变光子晶体光纤晶格的压缩率可以获得较大的双折射.另外,分析了光纤双折射随晶格常数和空气孔直径的变化规律,并报导了光纤双折射符号随着空气孔直径变化而发生多次改变的现象.     

双扫描镜空间成像系统偏振特性分析

光线非垂直入射到光学界面时会产生偏振效应,且偏振效应随着入射角度的增加显著增强。双扫描镜空间成像系统具有宽光谱、大入射角、大孔径的特点,因此具有较大的偏振灵敏度。由于光电探测器的转化效率对偏振光而言不是各向同性的,而且有时差别很大,为保障光学系统探测灵敏度必须限定光学系统偏振灵敏度。采用斯托克斯矢量和穆勒矩阵的偏振表示方法,推导得出入射角度与双扫描空间成像系统偏振灵敏度之间的数学关系。通过对薄膜设计参数进行一定的工艺修正得出各个光学元件偏振数据,进而得出整个双扫描成像系统的偏振灵敏度。分析结果表明,在可见光波段双扫描成像系统的偏振灵敏度在0.5%左右;在红外波段双扫描空间成像系统偏振影响很小。     

基于保偏光子晶体光纤的长尾式光纤环镜角度传感器

针对扭转角度的精确测量问题,提出一种基于保偏光子晶体光纤的长尾式光纤环镜角度传感器.采用对温度不敏感的保偏光子晶体光纤作为扭转角度的传感单元,当保偏光子晶体光纤被旋转一定角度时,其双折射值会发生改变,进而影响光在环镜系统内的干涉情况,最终表现为光谱仪上干涉谱的移动.理论推导出系统的传感规律后,实验测得该传感器在扭转角度为0°~101°的范围内,灵敏度为0.061 7 nm/(°);若光谱仪分辨率为0.01 nm,则系统最小分辨力为0.16°,并具有超低的温度灵敏度-0.6 pm/℃.该角度传感器具有体积小、成本低、对温度不敏感及可用于远距离传输等优点.     

三相光学电流互感器的双折射效应研究

分析了一种用于测量电力系统三相电流的光学电流互感器系统,用矩阵光学方法建立了既具有旋光效应又具有线性双折射效应的三相光学电流互感器系统的数学模型,对理论结果进行了仿真实验,指明了线性双折射效应对三相光学电流互感器系统在灵敏度,线性度、稳定性等方面的影响,从而说明,限制系统性能的主要因素是不能避免线性双折射的影响。     

磁光调制法测量高双折射光纤拍长的灵敏度分析

基于法拉第磁光效应,研究在光纤拍长磁光调制法测试系统中,对于给定的磁隙宽度和磁场强度,起偏方式与检偏方式对拍长测试灵敏度的影响.通过理论分析发现,除了目前通常采用的线偏振光沿光纤双折射主轴注入结合渥拉斯顿棱镜45°检偏的测试方式之外,另有两种测试方式也可以得到最大灵敏度,一种是线偏振光45°注入结合渥拉斯顿棱镜沿轴检偏,另一种是圆偏振光注入结合渥拉斯顿棱镜沿轴检偏.最后一种实验方式不需要在入射端精确定位光纤的双折射主轴方向,能简化实验过程,避免角度调节引入的测量误差.     

基于偏振态颜色编码的晶体应力双折射成像

提出了一种基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像新方法.通过分焦面Stokes参量测量与RGB颜色编码相结合,设计并研制了基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像系统.利用该系统,获得了晶体模型应力双折射分布的偏振态色度图像,并与传统的光弹性应力测量法进行了比较,偏振态色度成像法不...     

旋转式天空偏振光的航向角检测系统

为了提高点源式偏振光探测器的可靠性和精度,在斯托克斯(Stokes)矢量的偏振光测量原理的基础上采用单个偏振光传感器通道设计并且搭建了 一种快速旋转式天空偏振光信息探测系统,通过GPS授时确定太阳子午线的位置,进而实时解算出航向角数据,在室内和天气晴朗、空旷的室外条件下完成了数据采集,最大误差为1.047°,平均误差为...     

晶体偏光分束棱镜的光强透射特性理论研究

wollaston是一种重要的偏光分束器件,充分考虑了wollaston棱镜的,胶合层上下两种介质的折射率不同对光强透射比的影响,精确的分析了两束光的光强透射比随入射角,结构角和波长的变化关系曲线,结果表明：当胶合层是空气层时,平行于主截面的分量和垂直于主截面的分量都随参量的变化作周期性的变化,一般垂直分量的光强透射比比平行分量的光强透射比要大,而且垂直分量的光强透射比比平行分量的变化幅度要小得多。对特定的棱镜,可以通过调节入射角,在一定程度上可以调节两束光的光强透射比。     

用于相含率测量的螺旋电磁传感器优化设计

通过激励线圈和检测线圈,电磁传感器可以对被测物内部的电磁特性进行测量.为此,提出了一种用于相含率测量的新型电磁传感器——螺旋电磁传感器,进一步采用场量提取法推算了180°和360°螺旋线圈的灵敏度矩阵,并基于灵敏度分析对这2种传感器结构进行了优化设计,得到了优化参数的选取范围和规律.改进的螺旋电磁传感器具有更均匀、更灵敏的特性.同时,硬件实验表明,螺旋电磁传感器检测的电学敏感指标能够很好地反映被测物场的相含率,通过传感器的互感相角相对变化率与相含率的相关曲线,可以验证螺旋电磁传感器在相含率测量中的可行性和准确性.