磁光调制方位传递系统中螺线管近轴区磁场影响分析

磁光调制方位传递系统中,交变电流驱动内置磁光材料的螺线管磁场至关重要,直接关系到方位信息的传递精度。研究了交变电流驱动的螺线管内磁场对方位信息传递精度的影响。首先,利用麦克斯韦方程构建空心螺线管电磁场模型,分析驱动信号频率对磁场的影响;然后结合安培环路定律建立内置磁光材料的螺线管内部磁场模型;最后分析无松弛极化介质、松弛极化介质、驱动信号频率等对系统方位传递精度的影响。结果表明:驱动信号频率是影响系统方位传递精度的重要因素,且方位传递误差存在规律性;无松弛极化介质与松弛极化介质对系统方位传递精度的影响程度相当。该结果为研究磁光调制方位传递系统的方位传递精度与系统优化设计提供了参考。     

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。     

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。     

飞秒光诱导铽镓石榴石晶体中的磁化响应研究

运用时间分辨抽运-探测光谱技术,研究了磁光晶体铽镓石榴石(TGG)在不同椭圆偏振态的飞秒激光脉冲诱导下的极化和磁化响应.研究表明,当仅存在逆法拉第效应时,探测光旋转角信号和椭圆率信号的变化方向与圆偏振抽运光的旋向相关.这是由于圆偏振光在TGG晶体中产生的瞬态有效磁场的方向依赖于圆偏振光的旋向所致.光诱导磁化过程与材料的性质有关,TGG晶体的顺磁特性决定了其自旋弛豫时间为几十飞秒.由于探测光旋转角信号和椭圆率信号的半高全宽均为500 fs左右,加之信号强度随着抽运光脉冲能量密度的增加呈线性增长,表明TGG晶 关键词： 铽镓石榴石晶体 抽运-探测光谱技术 逆法拉第效应     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

低介电常数超材料在反射型磁光隔离器中的应用

为设计厚度薄、层数少且具有良好工作性能的反射型磁光隔离器,在一维单缺陷磁光光子晶体中引入低介电常数超材料.利用传输矩阵法研究该光子晶体的克尔磁光效应,结果表明,采用低介电常数超材料制备层间阻抗差异较大的一维单缺陷磁光光子晶体,既易于在磁光介质层形成较强的局域场,获得接近45°的克尔旋转角,又可增强光的反射,获得较高的能量反射率.本研究为低介电常数超材料应用提供了新的可能.     

利用双霍尔探头测螺线管中低频交变磁场

在霍尔效应实验中利用双霍尔探头测磁场,通过对磁场定标,研究了螺线管中低频交变磁场,并分析了螺线管中低频交变磁场的分布特征,为学生测量低频弱电磁辐射提供了新的思路.     

正弦波与方波磁光调制的比较分析

基于正弦波磁光调制原理，同时利用利萨如图形方法，对正弦波磁光调制和方波磁光调制进行了计算机模拟．模拟结果表明，正弦波磁光调制具有磁光调制原理所描述的基本特性，并且其偏振角度检测准确度可达到0．001°；而方波磁光调制具有更好的应用特性，不存在波形失真问题，其氏取值不受小角度条件的限制，其偏振角度检测准确度可高于0．001°．对两种磁光调制进行的对比性实验研究，进一步支持了以上结论，表明方波磁光调制无论用于信号调制或用于偏振角度检测都具有独特的优势．另外，在实验中发现了两种磁光调制的限幅效应，并对其形成的原因进行了初步分析．     

一种利用调制光谱形状判断波片快轴方位的新方法

介绍了一种新的判断波片快轴方位的方法.根据波片相位电光补偿测量原理,采用叠加固定频率的交流电压调制信号,获得偏振消光系统输出信息与调制信号间的关系.利用琼斯矩阵对这一过程进行分析发现,输出光信息通常情况下是由基频和倍频信息叠加而成,叠加结果不仅反映了波片的相位信息,而且反映了波片的轴向信息.通过对此现象的深入分析研究,...     

非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制

研究了近红外飞秒激光的偏振在太赫兹频率的超快调制.利用抽运-探测光谱技术,通过改变两个脉冲之间的延迟时间可以控制光脉冲的旋转角.在Li：NaTb（WO₄）₂磁光晶体中观察到探测光的偏振随延迟时间变化的高速振荡,振荡信号的中心频率为0.19 THz.这种超快偏振调制现象可以解释为,抽运-探测实验构置中,前向传播的抽运光诱导的光学克尔非线性引起被晶体远端表面所反射的背向传播的探测光脉冲偏振面的额外旋转.通过改变抽运光的圆偏振旋性可以控制探测光调制信号的相位和振幅.实验结果表明,非线性光学克尔效应可以作为一种全新的手段,在磁光晶体中实现近红外飞秒激光以太赫兹频率的超快偏振调控.这将在超快磁光调制器等全光器件中得以应用.实验结果将有助于偏振依赖的超快动力学过程的研究.     

有磁和无磁状态下YIG和YAG晶体高压下的声速和衰减

 YAG晶体是一种无磁石榴石,YIG晶体是铁磁石石榴石。通过对YAG和YIG晶体在高压加磁场和不加磁场条件下,研究铁磁石榴石和无磁石榴石晶体的超声行为。采用“回波重合法”测量声速,通过比较回波的幅度进行衰减的测量。我们发现,不存在磁场时,有磁石榴石和无磁石榴石在高压条件下声速和声衰减有类似的变化行为。我们也发现,无论有无高压,在YAG晶体中不存在磁声相互作用,而在YIG晶体中,则存在磁声相互作用。     

磁致旋光现象的观测

通过对磁致旋光现象的观测,测量了载流螺线管的电流强度,观察了磁光调制现象,并提出了测量铁磁质磁化强度的实验方案.     

电光与磁光效应的互补特性及其传感应用

研究了兼有电光效应和磁光效应的晶体内电光与磁光效应的互补特性及其传感应用. 在光强度调制条件下, 晶体中偏振光波的电光调制与磁光调制具有互相补偿的效果, 从而能够使输出光强度保持为一个固定值. 基于这种互补特性, 提出了一种利用单块闪烁锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂, BGO)晶体的电光补偿型光学电流(磁场)传感器, 其光学传感单元由两个偏振器和一块平行四边形BGO晶体组成. 该晶体自身能够产生π/2的光学相位偏置, 同时兼用作电流传感和电光补偿元件, 通过控制BGO晶体的外加电压, 能够实时补偿被测电流(磁场)变化引起的磁光旋转角和输出光强度的变化, 从而实现电流(磁场)的闭环光学测量. 实验测量了5.0 A范围内的工频交流电流, 所需要的电光补偿电压约为21.2 V/A, 补偿电压与被测电流之间具有良好的线性关系, 其非线性误差低于1.7%.     

基于矩形波信号的磁光调制偏振测量方法

建立并研究了基于矩形波磁光调制的检偏方法.运用计算机模拟,对矩形波磁光调制的利萨如图形进行了详细考察,研究了其检偏原理,并对其检偏精度进行了分析.研究表明.矩形波磁光调制的利萨如图形由几个离散点组成,通过观察离散点彼此之间是否重合,就可以判断检偏器是否处于消光位置.从而达到检偏的目的.同时,若用电子仪器监测输出信号是否为直流,即可以实现自动检偏.与基于正弦波磁光调制的倍频法相比,矩形波磁光调制方法的检偏精度有了明显提高,并且也容易实现自动测量.     

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...     

EAST 磁探针 NS 值标定

为了获得精准的磁场测量数据,基于磁探针测量磁场的基本原理,构建了由长螺线管、交流电源、标准探针和数据采集系统组成的长螺线管标定系统,对EAST 磁探针垂直于磁感应强度方向的总有效面积(NS 值) 进行了精确的标定,并对标定数据进行了分析处理。获得的结果符合预期的误差要求,为磁探针精确测量托卡马克中的磁场提供了前提条件。