实用化光学电流传感器光路系统的研究

介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器，对其光路系统进行了深入的研究。采用了一种全闭合的传感头结构并解决了光的耦合问题。从提高实用化光学电流传感器的可靠性出发，设计了一套具有光路自诊断能力的主辅光路系统，此传感器已在１１０ｋＶ变电站试运行。     

一种新型多环光路光学电流传感器的研究

本文介绍了一种采用多环光路传感头的光学电流传感器的设计方法及对其特性的研究结果。实验表明其灵敏度可增大到单环光路光学电流传感器的三倍,达到6.57×10^-5rad/A,测得的噪音等效电流为11.3mA/√Hz.     

测量脉冲大电流的四光路光学电流传感器技术

 在传统光学电流传感器技术的基础上，提出了一种四光路光学电流传感器，其通过四路输出信号可准确确定偏转角，使电流的测量范围不受正弦函数的单调性的限制，从而提高了电流的测量范围。配合四光路结构，提出了新的反正切函数数据处理方法，其不存在角度不灵敏区、可纠正原始数据的缺陷，从而提高了测量精度。实测了充电电压为4.5 kV、电容为50 μF和导线有效穿过磁光探头14次的快开快门的总短路电流，其峰值达85 kA，与理论值87 kA能较好地吻合，从而证明了四光路光学电流传感器可有效地测量脉冲大电流。     

光学玻璃电流互感器中互易性问题的理论研究

针对“折返式光路在可使Faraday效应加倍的同时消除线性双折射的影响”的说法,导出了具有折返光路的正交共轭反射式（OCR式）、直接反射式（DR式）及屋脊棱镜反射式（RPR式）光学电流传感器模型的等效传输矩阵.结果表明,当不存在法拉第效应时,OCR式折返光路可以消除线性双折射影响,DR式以及RPR式折返光路不能消除线性双折射的影响;在法拉第效应与双折射同时存在时情况下,上述三种折返光路都不能消除线性双折射的影响.因此,这一说法至少在采用惯常的差除和信号处理方案的光学玻璃电流互感器中是否成立有待商榷.     

延迟片法测量光学玻璃电流传感头线性双折射

测量光学传感头内线性双折射的大小对于提高光学电流传感器的性能有重要意义.本文报告了一种测量光学玻璃电流传感头线性双折射的新方法,以琼斯矩阵为数学工具给出了对该方法的理论分析及测量不确定度分析,并用实验方法给出了应用实例.此方法的主要优点是弥补了以前报告测量方法的不足,即无法唯一地确定光学玻璃电流传感头线性双折射的大小.本方法采用的光路所用元件容易获得且测量结构简单实用.     

一种新型Sagnac式光纤电流传感器

为了消除震动对Sagnac式电流传感器测量结果的影响,提出一种光路改进方法来消除传感器对震动的敏感性,其基本原理是抵消Sagnac效应而不影响法拉第磁光效应。利用琼斯矩阵对改进后的光路结构进行了偏振态分析,理论分析和实验结果吻合,表明改进后的传感器其输出与震动无关。耦合半波片后Sagnac式光纤电流传感器的震动敏感性被消除了,为Sagnac式光纤电流传感器的工程化实现提供了一种可行的方法。     

一种反射型全光纤氢气传感器的设计EI北大核心CSCD

介绍了一种基于光子晶体光纤(PCF)干涉仪的新型氢气传感器。该传感器采用反射式光路设计,在氢气传感单元中引入一段PCF。该PCF的一端以及一部分包层外壁在真空条件下蒸镀了一层金属钯膜,另一端接入光路,构成一套全光纤氢气传感系统。实验中记录了氢气浓度(体积分数)从0到5%变化时传感单元对应的干涉谐振波长的变化,谐振波长最大的移动可达1.2nm,相比大多数基于布拉格光栅的光纤氢气传感器,相同条件下灵敏度有很大的提高。整套传感系统未引入任何分立的光学元件,在兼顾了全光纤光路的条件下,实现了较高的检测灵敏度。     

偏振分束器对光学电流传感器稳定性的影响

采用偏振光学理论,详细分析了光学电流传感器中偏振分束器消光比的变化对传感器性能的影响,得到了偏振分束器消光比与传感器输出的关系式,并用系统实验进行了验证.理论及实验结果的吻合证明了光学电流传感器稳定性直接受偏振分束器两路消光比影响的结论.     

线性双折射色散对OCS灵敏度影响的理论研究

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了线性双折射的色散特性及其对光学电流传感器灵敏度的影响. 在光学电流传感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动. 由于光学玻璃材料线性双折射的色散特性,会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变. 研究结果表明,线性双折射的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生影响,但是影响很小可以忽略. 本研究结果可为光学电流传感器的研究设计人员提供有用的参考.     

干涉式光纤陀螺光路系统的物理模型

光路系统的偏振误差极大地制约着光纤陀螺精度的提高。利用相干矩阵和琼斯矩阵对光纤陀螺中光学器件和熔接点的光学参数进行描述,建立了干涉式光纤陀螺光路系统的物理模型。与之前相关文献报道相比,该模型所表达的光路系统更加接近于工程实际。在此基础上,提出一种分析光学器件和熔接点缺陷,以及光路损耗对光纤陀螺偏振误差影响的新方法。该方法可以有效地分析光路系统缺陷对零偏和标度因数的影响,在工程上可作为评价干涉式光纤陀螺光路系统性能的一个途径。     

光学相干层析成象技术的医学诊断应用

利用超短脉冲飞秒激光建立了OCT实验装置,通过对动物肾脏组织样品的层析成象,OCT图象与传统组织学图谱能找到很好的对应关系;对动物脑梗塞模型组织的扫描成象,得到了脑梗塞侧和正常侧的OCT图象,实验中,大脑病变组织和正常组织能够被正确区分。     

低相干光学层析技术中扫描装置的研究与设计

低相干光学层析技术是一种新型生物医学成象技术,具有快速、非侵入及高分辨的特点。本文在深入研究该技术原理的基础上,对实现该技术的关键环节-扫描装置进行了设计,并对该装置进行了实验验证,最后对实验结果进行了分析.     

光学弱相干反射测量系统频谱分析

本文在弱物体近似下从成象系统角度研究了光学弱相干反射测量术,分析了该技术测量时信号的形成机理.结果表明它相当于一线性平移不变系统,具有高通滤波特性,直接测量的是缺陷分布的高频信息.本文的工作为定量分析测量结果及进一步提高空间分辨率提供了理论依据.     

光交叉连接节点的功能结构

光交叉连接(OXC)是未来波分复用光传送网实现交换与选路功能的核心部件.目前,OXC节点的物理结构得到深入研究,已经提出了一些采用不同光子器件的OXC实现方案.本文从描述光交叉连接功能的角度出发,给出一种分析OXC节点功能结构的模型,并比较各种OXC方案在功能结构上的差异。     

Attenuation compensation for optical coherence tomography imaging

Optical coherence tomography (OCT) is a noninvasive technique that provides micrometer-scale imaging of tissue. As most biological tissues are considered turbid, it causes attenuation of the OCT signal and limits the depth penetration. Although a few algorithms had been developed to compensate the attenuation, almost all of them need to extract the scattering parameters before doing the compensation procedure. Because the real biological samples are anisotropic and multilayer-like structure, it is not time-efficient to model and solve these scattering parameters. This paper introduces a new method to compensate the OCT signal attenuation in depth. By analyzing the input signal, a compensation function is adaptively derived for each A-scan line, which can be used effectively to compensate the energy loss in the large sections and enhance the details in the deep, dark-like areas. Three bio-samples, a piece of onion, a Poecilia Wingei fish and a piece of rabbit abdominal aorta, were used to test our method. OCT images obtained by a swept-source OCT system were processed by the proposed method. Results show the visualization of structures in OCT images has been evidently improved, especially in deep region.     

瞬态功率光限幅实验

应用单脉冲时间分辨技术测量了富勒烯溶液瞬态功率光限幅特性。在激发波长为532nm,脉冲宽度为8ns,峰值功率密度达到180MW/cm²的条件下,其瞬态功率光限幅的开关速度约为5ns.     

光学相干断层扫描成像新技术OCT

光学相干层析成像技术（optical coherence tomography,简称OCT）是一种新型成像方法,在生物医学和材料等许多领域有广泛的应用。本文介绍了OCT的基本原理,并给出了用该装置对生物组织样品的成像结果。此外还用计算机图像处理的方法,使得图像分辨率得到了进一步提高。     

光纤—光波导耦合膜层的研究

本文研究了铌酸锂单晶片与石英系光纤之间的耦合问题,以使集成光学器件逐步实用化。石英光纤的折射率在1.45左右,铌酸锂单晶折射率在2.2左右,为改善其间的耦合,我们采用电子迴旋共振微波等离子体化学气相沉积方法,在铌酸锂基片上制备出折射率n为1.78的氮氧化硅膜,并控制其厚度为λ_g/4(λ_g=1.52μm),已使反射率下降73%,可望进一步改善。     

光孤子传输的实验研究

本文采用正常色散光纤对增益开关型(GS-DFB)的光孤子源所带的红移啁啾进行补偿,获得接近变换极限的类孤子脉冲,并成功地观测到随功率增加输出脉宽下降的非线性孤子效应。