用于光纤电流传感器的BGO晶体磁光特性研究

在理论分析Bi4Ge3O12（BGO）晶体磁光特性的基础上，利用倍频法测量了不同工作波长下BGO晶体的费尔德常量，获得了与理论相符的实验结果.同时根据BGO晶体费尔德常量随波长的变化关系曲线，通过对该晶体吸收系数的测量，得出了其磁光优值曲线.进而将BGO晶体的磁光特性与光纤电流传感器常用的几种磁光材料作了对比，结果表明BGO晶体适合用于光纤电流传感器.     

磁性流体薄片高电压电流光学测量的研究

研究一种用磁性流体薄片对高压电流进行光学测量的电流传感器。设计原理基于磁性流体的光透射率随垂直磁场强度的变化而变化的关系。磁性流体受到垂直外磁场作用,原先无序的磁性颗粒将凝聚在一起形成条条磁链,从而引起磁性流体的光透射率的变化。采用磁性流体作为传感媒介设计的传感结构避免了基于法拉第效应的光磁式电流互感器对环境干扰敏感造成信噪比不高和传统的电磁式电流互感器的高压绝缘的缺陷。通过改变磁性流体的浓度和基液,或者改变传感头的结构,来达到实际需要的传感灵敏度和响应时间。     

磁光玻璃费尔德常数的色散特性研究

本文对磁光玻璃的费尔德常数与工作波长的关系进行了理论分析和实验研究。首先由色散理论导出磁光玻璃的费尔德常数的波长依赖性，然后将ZF1、ZF6磁光玻璃加工成实验样品，测试了不同工作波长下的ZF1、ZF6磁光玻璃材料的费尔德常数，并将实验值和理论值进行了比较，分析误差产生的来源。在文章的最后，推导出费尔德常数的色散特性，讨论了磁光玻璃应用在磁光玻璃光纤电流传感器中存在的问题。     

法拉第旋转镜对旋转光纤磁光性能测量的影响

为了解决随机线性双折射对光纤磁光特性测量的影响,采用旋转光纤（SF）结合法拉第旋转镜（FRM）的测量方法,研究了FRM对旋转光纤磁光特性测量的影响。首先,从理论方面研究旋转光纤与FRM的引入如何减小光纤中的随机线性双折射对磁光特性测量的影响,并搭建基于FRM的旋转光纤磁光特性测试系统。当光源波长为1310 nm时,FRM作用前的旋转光纤费尔德常数都比未旋转光纤的大,且旋转光纤的节距越短,费尔德常数越大。特别是旋转光纤的节距为1.0 mm时,其费尔德常数为0.8304 rad/（T·m）,比未旋转光纤的费尔德常数[0.8029 rad/（T·m）]增大了约3.43%。当测试系统加入FRM后,不同光纤的费尔德常数测量值相较于未使用FRM的光纤费尔德常数测量值都有一定幅度的增大,尤其相比于节距为1.0 mm时的旋转光纤更进一步提高了7.50%,并且在FRM作用前后不同光纤费尔德常数测量值的均方差分别为0.99%和0.61%,说明FRM的引入提高了掺杂光纤费尔德常数的测量精度与稳定性。     

用于光纤电流传感器的掺Bi稀土铁石榴石单晶生长与磁光性能

用熔盐法生长了两种Bi替代的高法拉第旋转、温度稳定的稀土铁石榴石磁光单晶Bi-HoYbIG和Bi-GdYIG,测试分析了其在近红外波段的磁光性能及其温度特性。Ho3-z-y,YbyiBixFe512(x＝1.03,y=1.20)单晶的比法拉第旋转角为-891°/cm(λ=1.31μm)和-767°/cm(λ＝1.55μm),Y3-z-yGdyBixFe5O12(x=0.46,y=0.24)单晶的值为－1067°／cm(λ=1.31μm)和-882°／cm(λ=1.55μm),两者都比纯YIG晶体高出许多。而且这两种晶体的法拉第旋转角随温度变化较小,在250～400K范围内,其温度灵敏度S分别为4. 60×10-4／K和4. 20×10-4/K。分析表明,Bi的掺入能大大提高晶体的法拉第旋转角,而yb3+、Gd3+等离子的掺入可以有效降低Bi3+替代磁光单晶的法拉第旋转的温度灵敏性,Bi-HoYbiG和Bi-GdYIG等磁光晶体非常适合作为高灵敏度、温度稳定的光纤电流传感器中的法拉第转子材料。     

基于法拉第磁光效应的电流方向测量研究

为解决法拉第磁光效应测量电流方向问题,利用法拉第效应原理搭建了测量电流方向的实验系统,研究不同方向电流作用下的磁致旋光特性,测量了不同方向的电流与光传播方向、光旋转角度之间的关系,实验结果表明:迎着光观测,出射线偏振光的旋光方向表现为右旋时,相应的电流方向沿光传播方向;当出射线偏振光的旋光方向表现为左旋时,相应的电流方向与光传播方向相反。实验结果与理论相符,对指导设计同时可以测量电流大小和方向的光学电流互感器等法拉第磁光器件具有重要的应用价值。     

含Co_6Ag_(94)三明治结构的光学和磁光性质

利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构(磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中)的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中,分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明,无论是双透射峰还是单透射峰情况,局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场,都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外,分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况,此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。     

含Co_6Ag_(94)三明治结构的光学和磁光性质EI北大核心CSCD

利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构(磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中)的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中,分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明,无论是双透射峰还是单透射峰情况,局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场,都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外,分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况,此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。     

基于光纤反射腔的高灵敏电流传感器方案

提出了一种基于平面Y分支波导与法拉第旋镜的高灵敏度光纤电流传感器结构方案。利用两个法拉第旋镜与平面Y分支波导构成一个光纤反射腔,通过光在腔中的多次反射来增加待测电流导致的传感光纤中的法拉第相移,从而实现对微弱电流的测量。该结构方案中首次采用了平面Y分支光波导,从而可降低光路系统损耗,增加灵敏度,为微弱电流测量的工程化提供了一种可行的方法。     

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。     

The wavelength accumulation effect of Verdet constant upon an optical current sensor

Verdet constant is one of the prominent parameter showing the magneto-optical property of magneto-optical materials. There will be a wavelength accumulation effect in the systems employing broad-band optical sources, because of the dispersion property of Verdet constant. It is not proved, however, how much this effect can affect the broad-band system up till now. Therefore it is necessary to research into it, because the question whether it is reasonable and feasible to use a monochromatic light model for the describing of broad-band systems is concerned. The dispersion formula of the Verdet constant of ZF-7 glass is calculated first, and then, its wavelength accumulation effect upon an optical current sensor is theoretically analyzed and digitally simulated, in this paper. The results show that the wavelength accumulation effect of the Verdet constant of ZF-7 glass is less enough and the treatment of using monochromatic model to describe broad-band optical current sensing systems is reasonable and feasible, if the wavelength accumulation effects of the other optical parameters of the sensing head are not considered. The results might be a reference to the colleagues working in the optical current sensing techniques area.     

磁光材料Verdet常数贡献性的讨论

Verdet常数是表征材料磁光性能的重要参数,具有波长和温度依赖性.为了更好地分析入射光波长、温度等对Verdet常数的影响机理,从基础理论切入,分析了现有理论的优缺点.结合光的波粒二象性特性,提出了波动跃迁性贡献理论,即法拉第效应是光的波动性作用以及电偶极跃迁作用带来的贡献之和,波动性对偏转角的贡献为正,跃迁性贡献为负.在抗磁性材料中,波动性贡献大于跃迁性贡献,Verdet常数为正;顺磁性材料中,跃迁性贡献远大于波动性贡献,Verdet常数为负.进而分别以典型抗磁性材料重火石玻璃ZF1和顺磁性材料铽镓石榴石为例,并结合相关数据、参数、模型,对理论进行了验证.试验结果表明,在精确描述材料Verdet常数方面,波动跃迁性贡献理论具有一定的优越性.     

Noise reduction and signal to noise ratio improvement in magneto-optical polarization rotation measurement

The measurement of an extremely small magneto-optical polarization rotation angle with high sensitivity is integral to many scientific and technological applications. In this Letter, we have presented a technique based on Faraday modulation combined with the optical differential method to measure an extremely small polarization rotation angle with high sensitivity. The theoretical and experimental results show that common mode noise is reduced appreciably and signal to noise ratio is enhanced. The effectiveness of this technique has been demonstrated by measuring the Verdet constant of terbium gallium garnet glass and measuring the small polarization rotation angle. A sensitivity of enhancement of one order of magnitude has been achieved using differential detection based on Faraday modulation.     

Accommodation of theoretical – Experimental results of Verdet constant in first six groups of alcohols

We calculated the Verdet constant for first six groups of alcohols. Verdet constant is the rotation angle of a plane polarized light beam passing through a medium in a magnetic field, divided by the field strength and by the path length. Calculated ranges are in the wavelengths between 400 and 850 nm in gas and liquid phases. By plotting the obtained results, it can be seen that the Verdet constant decreases with increase in the wavelength, and this is commonly known for the mathematical relations. In our experiment we had intermolecular interactions which were negligible. For obtained results we observe some errors, but these errors are negligible and it will be lesser in high wavelengths.     

双参量偏振调制光纤传感器输出信号的分离与线性化

分析了用一个传感头实现双参量测量的偏振调制光纤传感器的工作原理，表明该传感器能同时输出两路信号，其中一路利用泡克耳斯效应测电压或利用光弹效应测压力，另一种利用旋光效应测温度。但其输出的两个测量参量之间存在交叉敏感现象，并且其输出呈明显的非线性。因此提出一种基于人工神经网络的双参量偏振调制光纤传感器输出信号分离与线性化方法。以传感器输出作为输入样本，测量参量的实际值作为输出样本，通过训练使神经网络建立传感器输出与其实际感受的测量值之间的复杂非线性关系。计算机仿真与实验结果表明，该方法不仅能在较宽的测量范围内有效地分离两个测量参量，而且能在神经网络的输出端得到理想的线性输出。     

磁光式无源传感器测量脉冲电流

利用国产磁光玻璃材料、发光二极管LED以及光电二极管PIN,制成了一套磁光式无源传感器,用来测量脉冲电流。这套测量设备的上升时间为300ns,可用来记录雷放电电流、等离子体实验中的脉冲电流及高功率脉冲装置中的电流。     

波长积累效应对光学玻璃电流传感器输出影响的理论分析

在单层保偏膜式光学玻璃电流传感系统中,费尔德(Verdet)常数、线性双折射和反射相移都是光波长的函数即存在色散特性,因此在采用宽带光源时系统中会产生波长积累效应。先给出了三者的色散特性公式,再对其波长积累效应进行理论分析和计算机仿真。研究结果表明,在所考虑的线性双折射和反射相移的量值范围内,波长积累效应对光学玻璃电流传感系统影响甚微,用单色光模型处理宽带系统的做法是合理的与可行的;光源谱宽变化对系统输出的影响小于0.025%,在考虑三者的联合影响时,Verdet常数色散的影响占主导地位,而且整体上系统输出随光源谱宽的增加而有微弱增加。     

一种新型FBG热式液体流量传感器

光纤布拉格光栅热式流量传感器目前只适用于气体流量,为扩大其应用领域,设计了一种可用于液体流量测量的新型光纤布拉格光栅热式流量传感器。该光纤布拉格光栅热式流量传感器使用陶瓷加热片以恒定功率提供热量,不同流量的液体经过传感器时带走的热量不同,通过检测光纤布拉格光栅中心波长的变化就可以测得传感器的温度变化,进而推导出液体流量大小。通过温度传感测试实验和流量传感测试实验,验证了所设计的传感器可用于液体流量测量。实验结果表明,该传感器的流量测量范围为40.575~550.664 L/h。     

基于PASCO平台的法拉第磁光效应实验

基于PASCO实验平台设计了能在弱磁场下完成的法拉第磁光效应实验,实验装置简单易操作,并能较准确地测定费尔德常量和电子的比荷等.