交变电流调制下磁光材料介电常数对螺线管内部轴向磁场的影响

基于磁光调制的方位测量系统的关键技术是磁光调制技术,交变电流驱动的含磁光材料螺线管内轴向磁场的精确表达至关重要,但是目前关于磁光材料参数特性对磁场的影响研究甚少。以磁光材料TGG晶体为例,研究了TGG介电常数变化对螺线管内部轴向交变磁场的影响。首先,当螺线管内部磁光材料的介电常数不变时,利用麦克斯韦方程建立正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场模型;然后根据TGG的材料构成,通过分子模拟软件VASP获得TGG的介电常数随调制信号频率变化的函数;最后将此变化函数引入到已经建立的交变磁场模型中,获得TGG介电常数变化对正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场的影响。结果表明:随着调制信号频率的增加,TGG晶体的介电常数减小,造成螺线管内部轴向磁场幅值衰减变缓、磁场相移衰减中的急速衰减阶段提前,且衰减速率更快。该研究思路与方法为进一步研究磁光材料对螺线管内部磁场、方位失调角测量精度的影响提供了参考。     

方波磁光调制测量在无机械连接的设备间方位传递中的应用

在航天、军事等领域往往需要传递无机械连接的设备之间的空间方位信息,而传统的方位测量系统测量范围小、测量精度低,难以满足系统高精度大范围传递的要求,为此改变传统方法中的调制方式,将方波磁光调制引入了方位测量系统,建立了基于方波磁光调制的方位测量模型。根据马吕斯定律,建立了方波磁光调制后的输出信号模型,并分析了调制后信号的特点。根据调制后信号的表达式与方位角的关系,推导、建立了调制后信号与方位角之间的关系方程,并利用调制后信号的增减性去除了方程的增根,结合调制前后信号的相位对比扩大了方位角的测量范围,最终得到了基于方波磁光调制的方位测量模型,实现了无机械连接的设备之间方位信息的传递。仿真结果表明,提出的基于方波调制的测量方法与传统方法比较,理论测量精度更高、测量范围更广,这为实现空间方位角高精度大范围测量提供了一种参考。     

基于正弦波磁光调制的方位失调角精确测量方法

针对传统基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统存在测量精度不高的问题,提出了一种新的系统方位失调角测量模型以提高系统测量精度。通过分析传统的基于正弦波磁光调制的方位失调角测量原理发现,由于采用省略高阶项的贝塞尔函数展开式表示磁光调制后的信号,引入了信号截断误差和方法误差,影响了系统测量精度。在分析基础上推导建立了一种基于纯三角函数表示的无理论误差的方位失调角测量新模型并进行了仿真。仿真结果表明,利用推导建立的失调角测量新模型,系统测量精度明显高于传统方法,这对重新理解基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统原理、提高系统测量精度具有一定的参考意义。     

三能级A-系统探测光的频率调制效应研究

研究了三能级A-系统探测光的频率调制效应.从经典电子运动方程着手得到介质的极化率;从量子角度出发,应用Bessel函数将频率调制项展开,研究探测光频率调制对系统的影响.适当调节探测光频率和调制系数,得到系统粒子数随时间周期变化的结论.还得到系统处于稳态时探测光对应的极化率.     

交变磁场下法拉第效应研究

介绍了交变法拉第效应的磁光调制测量原理和方法，分析了亚铁磁材料法拉第Ｆｒａｄａｙ效应和磁光调制深度与交变磁场频率间的关系，证明了交变法拉第旋转幅值θ０的实部θ０小于静磁场下的θ＇ｓ，而虚部θ＇＇０大于θ＇＇ｓ，理论和实验结果相吻合，由此得出结论，采用具有磁圆二向色性的磁光材料做成的调制器不可能达到彻底的开关状态。     

基于麦克斯韦方程的交变电流长螺线管磁场

为了分析方波驱动长螺线管内磁场畸变机理,利用麦克斯韦方程研究了螺线管内外的磁场分布情况。首先,利用麦克斯韦方程,分别建立了正弦波驱动螺线管内外电场、磁场模型,并结合安培环路定律和电磁感应定律选取了合适的边界条件,得到了正弦波驱动长螺线管的磁场分布;其次,通过傅里叶变换将方波信号变换为多个正弦信号叠加的形式,从而得到了方波驱动长螺线管磁场分布;最后,通过仿真试验重点分析了方波驱动信号频率对磁场的影响,并得出结论:方波驱动长螺线管磁场波形会失真、畸变,驱动信号频率较低、距离螺线管轴线距离较近处,磁场的方波特性较好。     

三能级Λ-系统探测光的频率调制效应研究

研究了三能级Λ系统探测光的频率调制效应. 从经典电子运动方程着手得到介质的极化率；从量子角度出发，应用Bessel函数将频率调制项展开，研究探测光频率调制对系统的影响. 适当调节探测光频率和调制系数，得到系统粒子数随时间周期变化的结论. 还得到系统处于稳态时探测光对应的极化率.     

三能级∧-系统探测光的频率调制效应研究

研究了三能级∧-系统探测光的频率调制效应．从经典电子运动方程着手得到介质的极化率；从量子角度出发，应用Bessel函数将频率调制项展开，研究探测光频率调制对系统的影响．适当调节探测光频率和调制系数，得到系统粒子数随时间周期变化的结论．还得到系统处于稳态时探测光对应的极化率．     

利用原始光强信号实现空间方位失调角高精度传递新方法

现有基于正弦波磁光调制偏振光的方位失调角传递方法存在精度不高的问题,提出了一种利用原始光强信号中极值点信息实现方位失调角高精度传递的新方法。建立了基于任意位置光强信号求解初始光强的模型,推导了大角度范围内粗略失调角的计算公式并给出了实现方案,提出了在小角度范围内比现有方法近似精度更高的获取失调角信息的方法。仿真结果以及误差分析表明：利用该方法得出的方位失调角传递误差远远小于现有方法,为实现空间方位失调角高精度传递提供了一种参考。     

基于磁光调制偏振光的空间方位失调角高精度测量新方法

调制偏振光可以作为方位信息的载体,实现方位角度信息的传递,在军事、航天和生物医药等领域有广泛的应用前景.阐述了基于磁光调制偏振光的方位失调角测量原理,分析了现有测量原理中的误差来源.为了从理论方法上提高测量精度,提出了直接计算的方法,将磁光调制后的光强信号直接进行取极值点处理,建立了失调角与极值点之间的方程,详细分析了...     

基于光纤光栅的光学电流互感器研究

将超磁致伸缩材料(GMM)棒粘贴光纤布拉格光栅(FBG)的体系置于电流感应磁场中,构成光学电流互感器,用导磁材料构建磁路系统以约束并引导磁力线进入GMM。用永磁体材料建立偏置磁场以确定系统静态工作点,应用有限元分析磁路的磁场分布并设计了磁路的结构尺寸。利用粗波分复用器(CWDM)线性边带对光纤光栅交变应变解调,实现对交流电流信号的检测。实验测得偏置磁场为30 kA/m时,该系统在线性区最大可测电流为186 A,可获得4,3%的满量程精度。利用快速傅里叶变换(FFT),分析工频电流互感器不同输出信号的谐波分量,对输出信号进行质量评价。表明在线性区,互感器的输出信号基本不受GMM回滞特性和非线性特性的影响。     

交变力磁力显微镜动态成像技术的研究

近年来磁力显微镜(magnetic force microscopy,MFM)对动态磁场信号的测量与分析由于其特殊的工业要求和重要用途而受到广泛关注,本文旨在利用交变磁力对磁性探针的周期性调制发展一种交变力磁力显微镜技术,为磁信息存储工业等重要领域关键技术的发展提供新型的有力的工具.与目前标准MFM采用的设计思路不同,本文的关键在于合理利用MFM频率调制机理,优化设计MFM磁性探针,并且引入动态信号处理模块,实现对交变磁场信号的MFM成像.为达到这些目的,需要从理论上研究MFM探针的频率调制机理,并由实验上设计出动态信号提取模块,二者相辅结合优化设计出具有动态信号测试和分析能力的交变力磁力显微镜技术,由此来测量和解释纳米尺度磁畴结构.     

交变磁场下磁光薄膜动态法拉第效应特性的测量

论述了在交变磁场下测量磁光薄膜动态法拉第效应的原理和方法，利用此方法，在不同的调制磁场强度和频率下测量磁光薄膜的动态法拉第旋转特性，获得了较好的测量结果，并对测量误差进行了分析。     

系统增益对光混沌通信系统性能影响的研究

针对强注入开环结构的外腔反馈半导体激光器混沌通信系统,数值计算得到系统增益与注入系数的定量关系曲线.对比是否使用系统增益对接收系统输出进行校正两种情况下系统的解调性能,表明使用增益校正的相减解调法获得的信息更接近原始信息.通过采用不同频率的正弦信号进行调制,表明信息频率对系统增益没有影响;用不同调制方法对0.2?Gbit/s数字信号加密,结果表明系统增益与信号类型及调制方法无关. 关键词： 光混沌通信 强注入 系统增益 同步     

带电螺线管磁场的数值研究

从毕奥-萨伐尔的基本定律出发,引入有效半径、有效空间位置和有效空间取向等概念,通过比较电流环和磁偶极场的远场近似计算与严格的带电螺线管磁场的计算结果,采用优化螺线管结构和构建计算模型,可以有效地克服螺线管本身带来的空间磁场有限长度效应.在有效空间范围内进行数值模拟的结果表明,磁偶极场的远场近似不仅可以满足磁场计算的精度要求,而且具有极高的计算速度.可以实时地实现具有多带电螺线管复杂结构的电磁计算,满足电磁空间定位和电磁导航的要求.     

贝赛尔函数展开对空间方位失调角测量误差的影响

调制偏振光可以作为空间方位信息的载体,实现方位角度信息的测量,在军事、航天、生物医药等领域有广泛的应用前景。文章阐述了基于磁光调制偏振光的方位失调角测量原理,针对原理中贝赛尔函数展开带来的失调角测量误差,详细推导了截取不同项数时失调角的计算公式。仿真结果表明:随着贝赛尔函数展开式截取项数的增加,失调角的测量误差越来越小;截取二倍频信号与三倍频信号的测量误差相当,但符号相反;截取项数高于四倍频信号后,误差基本保持不变。因此利用磁光调制偏振光进行方位失调角测量时,贝赛尔函数展开式截取项数不易超过四倍频信号。     

基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统

介绍了一种基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统。系统利用调制和解调传递一个正交方位,用电光晶体对偏振光进行调制,电光晶体的感生主轴方向构成发射部分的基准方位。接收部分利用Wollaston棱镜和光电转换器进行解调,由感生主轴构成的基准方位和Wollaston棱镜的两正交光轴之间的夹角信息反映了正交方位传递的精确性。     

C掺杂FePt铁磁薄膜光诱导超快退磁动力学研究

FePt合金薄膜由于具有较强的磁各向异性而在磁信息和磁光信息存储中具有重要的应用.C掺杂可精确调控薄膜的磁各向异性,从而可有效地改变薄膜的矫顽场.通过超短激光脉冲与铁磁薄膜相互作用,可以获得非平衡状态下电子、自旋和晶格等自由度之间的动态耦合参数,这是研究超快磁记录材料的物理基础.本文基于瞬态磁光Kerr效应,研究了两种C掺杂浓度下FePt薄膜的超快磁光响应.实验结果表明:瞬态Kerr信号与外加磁场正相关,磁场反向,Kerr信号反号,而瞬态反射率与外加磁场无关;不同C掺杂的FePt薄膜的矫顽场不同,软磁的退磁时间显著小于硬磁薄膜的退磁时间.我们还观测到超快激光在铁磁薄膜中诱导频率约为49 GHz的相干声学声子,该声子的频率与外加磁场无关.实验结果为设计和研制新型磁光薄膜提供了实验依据.     

调制偏振光及空间正交方位信息传递系统物理模型

受到调制的偏振光可作为方位信息的载体在空间传递，从而实现方位角度信息的传递和精密测量，这是偏振光的一个新的应用领域，在航空航天、地质测量、生物医药、军事等领域具有广泛的应用前景．文章首先介绍了调制偏振光的物理意义和空间正交方位信息传递系统的应用领域，然后介绍了利用调制偏振光进行空间正交方位信息传递系统的物理模型，并分析了一个具体实现方案．     

光纤布拉格光栅电流传感的理论和实验研究

对皮磁致伸缩棒调谐光纤布拉格光栅为基础的新型电流传感器进行了理论和实验研究。将一个光纤布拉格光栅牢固地粘贴在一置于多层螺线管中心部分的磁致伸缩棒上，构成传感头。当通过螺线管的电流改变时，磁致伸缩材料在均匀磁场的作用下产生沿纵向的应变并传递到光纤光栅上，从而导致光纤光栅的布拉格波长移动。外加电流和波长移动之间的关系是线性的，线性调谐的波长范围为0.9nm，电流强度范围为900mA，灵敏度约为1000mA/nm，电流强度可精确到10mA。理论和实验符合得很好。