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。     

光纤电流传感器的系统设计及试验结果

讨论了单模光纤双折射对电流传感的影响。对光纤电流传感器的一种光纤绕法进行 了理论分析，这种绕法能有效地降低传感头处引进的双折射。其结论不但解释了等效Ｖｅｒｄｅｔ常数下降和系统的非线性现象，而且给出了设计不同用途的光纤电流传感器的 理论依据。还描述了系统装置、调整方法及试验结果。     

基于温度补偿高双折射光纤环镜的边缘滤波解调方法

提出了一种光纤光栅传感解调新方法.系统由1个3dB耦合器、1个传感光纤布喇格光栅、1个双折射光纤环镜和1个探测器构成,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器.光纤光栅波长的线性解调带宽为3.6nm.对双折射光纤环镜的温度补偿进行了实验研究,实验表明,封装的高双折射光纤环镜能够补偿高双折射光纤环镜的温度漂移.补偿前的高双折射光纤环镜波长随温度漂移为2.3 nm/℃,补偿后的双折射光纤环镜波长随温度漂移为0.005 nm/℃,远小于未补偿的双折射光纤环镜波长随温度漂移.     

双折射光纤环形腔

应用琼斯矩阵详尽地分析了光纤各种不同性质的双折射对光纤环形腔特性的影响,江纤的双折射和扭转使普通单模光纤环形腔的带阻输出特性中的谐振峰分裂为两组,谐振频率发生偏移,偏移量正比于双折射参数ｇ,两组谐振峰物相对幅度取决于光纤的双折射参数和输入偏振态。调整输入偏振态为双折射光纤本征偏振态之一时,就仅出现一组谐振峰。光纤的双折射与扭转对环形腔的精细度没有影响。     

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。     

扭转椭圆双折射光纤的Mueller矩阵

导出由光纤双折射参数、扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤的Mueller矩阵。Mueller矩阵具有实二重简并的本征值１，求得对应的本征矢即扭转椭圆双折射光纤本征偏振态的Ｓtokes矢量。偏振方向沿光纤特征方向的线偏振光输入，将得到偏振方向不同的线偏振光输出。还讨论了扭转椭圆双折射光纤的椭圆偏振器等效等问题。     

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。     

再入式光纤电流互感器及信号检测

为改善光纤电流互感器的性能,设计了一种再入式光纤电流互感器.基于光干涉、相干信号检测和耦合模理论,研究了再入式光纤电流互感器的光源选择、核心器件参数确定及信号的调制与解调方式.理论研究结果表明,宽带光源是再入信号检测的重要前提;通过选择适当的调制信号占空比来控制采样时间点,是实现再入信号检测的必要保证;传感光纤环中耦合器的耦合比的最佳值由信号再入次数决定.基于对第5次再入信号的有效检测,当环境温度在-10~60℃范围内变化时,实现了对10~60A范围内电流的测量.实验结果表明,系统标度因子的线性度良好.用信号再入代替多匝传感光纤,可有效抑制绕制过程引入的应力双折射对系统标度因子线性度的影响;结合结构参数优化,还能有效克服单匝传感光纤情形下材料低维德尔系数导致的测量灵敏度较低的问题.     

扭转线性双折射光纤的本地模

求解了扭转线性双折射光纤的本地模场分布和传播常数,解决了只能用物理近似的方法分析该种光纤的问题     

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.