宽动态范围的双正交磁光电流传感器技术

提出了一种新的双正交磁光电流传感器技术,该技术可解决传统磁光电流传感器测量大电流脉冲时仅根据正弦或余弦信号无法唯一确定法拉第偏转角的技术难题。在该传感器中,起偏器的透光轴与两个偏振分束器的S分量偏振方向有0与45的夹角,四路输出信号两两之间有/2的相位差。针对该传感器,提出了大电流脉冲的一种反正切函数数据处理方法,该数据处理方法具有可避开正弦函数的不灵敏区间,从而提高数据处理精度的优点。采用双正交磁光电流传感器与罗果夫斯基线圈对比测量了FP-1装置的短路电流脉冲,两种测试技术的实验结果能很好地吻合,证实该光学电流传感器可有效地测量大电流脉冲。

     

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。     

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。     

集磁式光纤电流传感器的研究

设计了一种应用块状磁光材料与集磁环相结合的集磁式光纤电流传感器。介绍了该传感器的结构及工作原理,构建了光纤电流传感器实验系统并进行了测试。实验结果表明,该集磁式光纤电流传感器在30kV工作电压下可准确实现30kA脉冲或连续电流的测量,为电力系统中高压大电流测量提供了一种切实有效的方法。     

基于保偏光纤双折射特性的函数波形发生器

提出并研究了一种基于保偏光纤双折射特性的函数波形信号发生器。发生器采用正弦微波信号调制连续光波，光波经45°偏振控制后耦合进入保偏光纤，利用光纤双折射特性在快慢轴两个正交光场分量间引入可控时延差，经光电检测后的光电流表达式可由傅里叶级数余弦谐波项构成，结合宽带90°电桥亦可获得傅里叶级数正弦谐波项构成，因此模型具备可调谐函数波形输出特性。分析结果表明，通过控制发生器三个变量，即偏压相移φ、调制系数β和时延差τ，可对傅里叶级数各谐波系数进行灵活调控。分析并讨论了各变量之间的关系，利用光学仿真验证了方案的可行性。当限定均方根误差（RMSE）≤5%，可获得0～30%可调顶边梯形波和20%～80%可调对称三角波。     

磁光玻璃光纤的偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用

在磁光玻璃裸光纤偏振特性研究的基础上，研制磁光玻璃光纤，偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用。将采用模管法拉制成的磁光玻璃光纤置于亥姆霍兹线圈产生的磁场中，当线偏振光通过该光纤时，其偏振面旋转一定角度，把该角度转换成光信号的强度，然后再用仪器进行检测。通过对线偏振光偏振面在磁场中的偏振特性的测试与实验，提出用磁光玻璃光纤构成的全光纤电流传感器，可用于电流和磁场测试。     

相位型宽频带激光测振仪的研究

在理论上详细描述了一种新型的激光偏振移相干涉测振系统.通过计算机对两路正交干涉光电信号的接收和正弦逼近法数字处理,在1Hz～10KHz宽频带内测量振动台的振幅和初相位,从而实现加速度传感器复合灵敏度的绝对校准.运用琼斯矩阵证明干涉系统中通过偏振片调整可保证两信号的正交性.     

双弹光调制广义偏振测量的数字锁相数据处理研究

针对高精度、快速实时的偏振测量需求,提出了一种双弹光差频调制的偏振参量测量方法。对偏振测量原理进行了详细分析,针对双弹光调制器工作控制及信号解调需求,设计了基于数字可编程逻辑门阵列(FPGA)的多通道数字锁相数据处理方案。FPGA提供一定频率占空比的脉冲宽度调制波(PWM),经高压谐振电路输出正弦高压驱动弹光调制器工作,与此同时,探测器探测到的调制光信号经模数转换器(ADC)采集后进入FPGA中。FPGA提供本地参考信号完成多个频率信号的同时解调,进而单次测量便可得到4个斯托克斯分量。搭建了实验系统进行了实验验证,利用旋转1/4波片法建立了偏振产生装置,实现了对线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的测量。实验结果表明,系统测量的相对误差小于0.8%,重复性标准差小于0.2%,单次测量时间小于200ms,实现了高精度、重复性好、实时的偏振测量。     

频率可调的双路相位编码微波信号系统

提出一种在单输入情况下同时产生两路任意相位编码微波信号的方法,不仅可以保证编码信号180°的相移,还可实现编码信号的频率大范围调谐.建立由一个双平行马赫曾德调制器和一个保偏布拉格光栅组成的系统,激光输入双平行马赫曾德调制器调制后,通过保偏布拉格光栅与偏振分束器的共同作用产生两路偏振正交的±2阶边带.其中一对边带经过相位调制器调制后与另一对耦合,最后输出两个光电探测器拍频得到高频率、低噪声的相位编码微波信号.仿真结果表明,通过调节驱动信号的频率,可得到5～100 GHz的一系列四倍频相位编码微波信号.还原的相位信息与脉冲压缩比均和理论值吻合,证明了所提方法具有良好的脉冲压缩性能.     

基于偏振稳定双波长保偏光纤光栅激光器的可调谐微波/毫米波产生技术

首次提出了一种基于偏振稳定双波长保偏光纤光栅激光器的可调谐微波/毫米波产生技术, 利用保偏光纤光栅选频产生两个偏振稳定的激光信号, 采用扰偏器确保激光输出的两个正交偏振态功率的一致性, 最后输入高速光电探测器产生微波/毫米波. 通过对保偏光纤光栅施加不同大小的侧向应力, 可以灵活调谐输出的毫米波频率. 实验制作了基于偏振稳定双波长保偏光纤光栅激光器的可调 谐微波/毫米波产生装置, 通过对保偏光纤光栅施加不同的轴向拉力分别产生了20.407 和22.050 GHz的微波信号. 仿真产生了60 GHz的毫米波信号, 并分析该毫米波在光纤无线通信下行链路的传输性能, 结果表明该毫米波作为副载波调制到光波上从中心站传输80 km至基站后经天线发射至用户端, 解调后仍然得到很好的眼图, 充分证明了本方案的优越传输性能.     

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。     

多脉冲叠加高压系统及测量技术

 介绍了多脉冲叠加高压系统的核心部件：一个双次级绕组高压脉冲变压器，它能形成多路脉冲并叠加合成为梯形脉冲波，从而改善了波形的上升下降沿。该系统输出电压由3个衰减正弦波叠加而成，脉冲幅度大于100kV，脉冲宽度2～5μs。同时，在双次级绕组高压脉冲变压器上设计一个小型结构型电容分压装置，解决了变压器与其它装置对接装配后高压的监测和测量。     

多脉冲叠加高压系统及测量技术

介绍了多脉冲叠加高压系统的核心部件：一个双次级绕组高压脉冲变压器,它能形成多路脉冲并叠加合成为梯形脉冲波,从而改善了波形的上升下降沿。该系统输出电压由3个衰减正弦波叠加而成,脉冲幅度大于100kV,脉冲宽度2～5μs。同时,在双次级绕组高压脉冲变压器上设计一个小型结构型电容分压装置,解决了变压器与其它装置对接装配后高压的监测和测量。     

Sampling of free-space magnetic pulses

We report free-space detection of magnetic pulses via the Faraday effect with shot-noise limited detection. This allows a 10^–8 T / Hz magnetic field resolution. The orthogonal propagation of the optical probe beam and the THz waves demonstrate a 1.3 ps risetime with a 400 GHz frequency bandwidth. The temporal and frequency responses of several crystals are reported with a theoretical response function analysis presented. The dispersion of the magnetic pulse into the sensor crystal is illustrated with a theoretical simulation for comparison. We also contrast the properties of electro-optic sampling with this magneto-optic sampling technique.     

基于两种静磁模的磁光压缩特性比较

将磁光效应作为微扰, 采用耦合模理论分析了磁光薄膜波导中微波静磁波对线性啁啾光脉冲的磁光Bragg衍射作用, 得到了传统磁化时磁光共线和非共线作用下的衍射光脉冲复振幅的解析表达式。在静磁波频率和波数相同的前提下, 通过对实际波导结构的计算表明, 基于静磁表面波的磁光共线作用比基于静磁正向体波的非共线作用更易于实现光脉冲压缩; 衍射光脉冲的半极大全宽度(FWHM)对失配斜率的依赖较为敏感。因此, 选用磁光共线作用和优化相位失配因子的频率变化率有助于改善磁光Bragg脉冲压缩器的性能。     

Investigation of a copper-vapor laser pumped by trains of damped sine pulses

A copper-vapor laser the lasing medium of which is pumped by damped sine voltage pulses is studied experimentally. It is shown that this laser can operate at megahertz lasing pulse repetition rates. Each current pulse in a train of damped sine excitation pulses generates a lasing pulse. The time between lasing pulses is no more than 224 ns, which corresponds to a lasing pulse repetition rate of more than 4.5 MHz. According to estimates, the use of the megahertz sine voltage to excite the copper-vapor laser may raise the specific power of laser radiation by at least an order of magnitude at an efficiency of ≈15%.     

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。     

磁光盘反射率测试方法研究

磁光盘反射率是一个重要的参数，在磁光盘的研制和生产过程中必须进行测试。本文首先介绍了反射率测试的典型方法，然后结合磁光盘磁光特性伺服测试系统提出了一种测试磁光盘反射率的实用有效的方法，使磁光盘磁光特性测试仪既能测试克尔角又能测试反射率。最后对该方法测试反射率的误差进行了评估，并给出了测试实例。     

高功率微波场磁光传感技术研究

 本文介绍一种利用磁光晶体记录特性进行高功率微波场矢量测量的传感技术。对返波管振荡器微波场的多点阵列测试表明,该传感系统对被测场无影响,抗干扰能力强,空间分辨率为0.001m,可测出场的主要模式成份TM₀₁、TE₀₁和TE₁₁,以及各成份的场强和功率,对总功率的估算值与喇叭耦合测量结果有较好的一致性。