反射相移色散对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单层保偏反射膜反射相移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.由于反射膜上产生的反射相移的色散特性,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,反射相移的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响.因此,光源的恒温控制与光源驱动电流的恒流控制是必要的. 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.     

光学电流互感器传感头色散特性对系统灵敏度影响研究

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块状玻璃光学电流互感器传感头的色散特性对系统灵敏度的影响,并进行了实验验证.在光学电流互感器系统中,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.而在传感头中主要是由单层保偏反射膜的反射相移、光学玻璃的Verdet常数以及光学玻璃内的线性双折射这三个因素的色散特性,使得光学电流互感器的灵敏度随光源波长的变化而改变.研究结果表明,这种色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响.因此,光源的恒温控制与光源驱动电流的恒流控制是必要的.本研究结果可为光学电流互感器的研究设计人员提供有用的参考.     

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。     

高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度研究

理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式,讨论了在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤长度以及作为敏感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系,讨论了入射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。结果表明：在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下,高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系,线性灵敏度为高双折射光纤材料和入射光源中心波长决定的常数,与接入的高双折射光纤长度、作为敏感元件的传感长度无关。     

保偏膜式光学玻璃电流传感头温度特性理论分析

用理论分析和计算机仿真的方法研究了环境温度变化导致的光源中心波长移动和传感头材料Verdet常量与应力双折射变化对光学电流互感器输出性能的影响.结果表明：环境温度由10℃变化到30℃时,归一化尺度因子降低了1.379%.其中光源中心波长随温度的变化对输出尺度因子的影响大于其他光学参量温度特性的影响.因此,在光学电流互感器设计中,必须采取必要的技术措施减小或补偿传感头温度特性对系统的不利影响.     

测量光学玻璃电流传感头线性双折射的新方法

线性双折射是光学(含光纤)电流传感头的重要光学参量之一,会明显影响光学电流传感器的性能,因此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.本文报道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道过的两种测量方法暴露出的无法唯一地确定光学玻璃电流传感头线性双折射的大小,或虽然能测定双折射大小,但测量不确定度较大的不足.实验结果表明:本方法可明显地提高测量准确度.     

一种高双折射高非线性多零色散波长光子晶体光纤

设计了一种高双折射高非线性多零色散波长的全内反射光子晶体光纤,采用有限元法研究了这种光纤的有效模面积、非线性、色散和双折射特性.计算结果表明,通过设置合适的结构参数,该光纤可在波长1.55μm处获得2.54×10-2的双折射,也可在X,Y偏振方向分别获得50.22 W-1·km-1和54.61 W-1·km-1的高非线性系数.另外,该光纤在近红外波段出现了两个零色散波长,其中的一个零色散波长出现在1.55μm附近.本设计为获得高双折射高非线性多零色散波长的光子晶体光纤提供了一种新的结构,其在偏振控制、非线性光学、色散管理和超连续谱传输方面具有广泛的应用前景.     

光学平衡桥式电流互感器的设计

为了消除传感头随温度变化的线性双折射对光学电流互感器性能的影响,提出了光学平衡桥式电流互感器的概念,并给出了设计原理.推导了与温度有关的线性双折射导致的线偏振光方化角变化量的解析式,并计算了用1/2波片来消除线性双折射影响时波片光轴的方向.给出了光学平衡桥的工作原理和信号处理的方法,推导出计算电流的表达式.进行了实验研究,螺线管电流为2 A,温度在20℃-65℃范围变化时,所设计互感器的输出误差在2.96%以内.提出的光学平衡桥式电流互感器,解决了原有方法存在的线性双折射随温度变化对测量精度影响的难题,有利于促进光学电流互感器的实用化进程.     

压缩六角点阵椭圆孔光子晶体光纤的低色散高双折射效应

设计了一种新型结构低色散高双折射光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向排布压缩六角点阵椭圆空气孔.采用全矢量平面波法,对其色散和双折射特性进行了数值模拟.研究发现,通过改变光纤结构参数,即改变六角点阵压缩比ξ、相对孔间隔f和空气孔椭圆率η,可以调节该光纤低色散高双折射工作波长.若调整光纤结构参数ξ=048, f=035, η=055, x方向孔间隔Λ_x=12　μm时,该光纤呈现低色散高双折射效应,在1360—167 关键词： 导波与光纤光学 全矢量平面波法 低色散高双折射 六角点阵压缩比     

线性双折射对光学玻璃电流传感器输出特性影响的理论分析

对线性双折射及入射起偏角对光学玻璃电流传感器输出特性的影响进行了理论推导与分析,给出了光学玻璃电流传感器在非理想状态下线性双折射对输出电压的调制函数的数学表达式,并给出了入射起偏角对系统影响的数学表达式及其对系统有无影响的条件.结果表明,线性双折射会以Sa(δ)函数(抽样函数)的形式调制理想光学玻璃电流传感器输出信号的尺度因子,同时以－sin２(δ／2)为影响因子决定入射起偏角对系统影响的大小;当入射起偏角取某些特殊值时其对系统的影响为零.该工作结果对于光学玻璃电流传感器的研究、设计具有一定的理论参考意义.     

Effect of dispersion of linear birefringence upon the sensitivity of an optical current sensor

The dispersion properties of the linear birefringence inside the glass current sensing head of a bulk glass optical current sensor and its effect upon the sensitivity of the sensor are theoretically analyzed and simulated with a computer. The investigation results show that the effect is small enough to be ignored, although it can certainly affect the scale factor of the system slightly. These results might be useful for the researchers and designers working in the optical current sensing techniques area.     

Joint effect of dispersions of reflection-induced retardance and Verdet constant upon the sensitivity of an optical current sensor

The dispersion properties of the reflection-induced retardance of polarization-preserving reflecting medium layer and the Verdet constant of the ZF-7 optical glass and their joint effect on the sensitivity of a bulk glass optical current sensor are theoretically analyzed taking the Jones’ Matrix as a mathematical tool and using simulation with a computer. The investigation results show that the dispersions will significantly affect the scale factor of the system. Therefore, it is necessary to stabilize the driving current and the ambient temperature of the optical source by some technical means to ensure the wavelength stability. These results might be useful for the researchers and designers working in the optical current sensing techniques area.     

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.     

Effects of the temperature features of linear birefringence upon the sensitivity of a bulk glass current sensor

The temperature characteristics of linear birefringence and its effect upon the output of a bulk glass current sensor is theoretically analyzed and simulated. The results show that when temperature field distributes evenly, the linear birefringence induced by the mutual pressure between sensing head and surrounding material of the package is the main factor, the sensitivity of the system could be varied more than 1% during changes of temperature within the range of −40–40 °C. These results might be useful to those studying optical glass current sensing techniques.     

Wavelength dependence of the sensitivity of a bulk-glass optical current transformer

The wavelength dependence of the sensitivity of a bulk-glass optical current transformer is theoretically analyzed, simulated numerically and verified experimentally. The results show that the wavelength dependence will cause obvious sensitivity fluctuation of the system because of the existence of the dispersions of the reflection-induced retardance, Verdet constant, and the linear birefringence inside the bulk-glass current sensing head. Therefore, it is necessary to stabilize the driving current and the ambient temperature of the optical source of the sensor or compensate the harmful effects caused by wavelength variation. These results might be useful for researchers and designers working in the optical current transformer techniques area.     

耦合谐振器光波导旋转传感的相位灵敏度

利用光学谐振器结构的色散可提高旋转传感的灵敏度, 耦合谐振器光波导可实现强色散, 本文利用传输矩阵理论, 研究耦合谐振器光波导旋转传感的相位灵敏度, 讨论谐振器布局和波导参数对相位灵敏度的影响, 结果表明波导的相位曲线和相位灵敏度依赖于波导中谐振器的布局, 谐振器数量和耦合系数不仅会影响波导旋转传感相位灵敏度曲线峰值的数量和带宽, 还会影响相位灵敏度的大小, 而损耗会降低波导的相位灵敏度, 本文的结果可用于利用谐振器布局和波导参数设计耦合谐振器光波导的相位灵敏度, 对其在旋转传感方面的应用有重要意义. 关键词： 谐振器 旋转传感 光波导     

光纤色散参量对光孤子系统传输性能的影响

采用计算机系统仿真方法研究光纤色散参量对应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器并采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统传输性能的影响。研究结果表明：由于相敏光放大器增益的相敏特性．光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降,脉宽展宽,出现旁瓣。光纤色散值越大,经长距离传输后,孤子脉冲主瓣的幅度下降和脉宽展宽越显著;旁瓣的幅度越高,宽度越大。显然。对这种系统,要实现长距离传输,必须采用较低色散系数光纤。