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.     

磁光非线性光纤中光参量增益的研究

将光纤中磁光效应和非线性效应作为微扰,推导了磁光四波混频的耦合模方程.通过解析解研究了各向同性磁光非线性光纤的参量过程,并指出利用磁光耦合系数的色散特性可以实现四波混频的相位匹配.同时,采用龙格-库塔法分析了在线双折射磁光非线性光纤中,忽略费尔德常量的波长依赖性时,左旋圆偏振光参量增益的磁控特性,指出了实验中采用较高费尔德常量的非线性光纤的必要性.研究表明:1)对于低线双折射磁光非线性光纤,优化双折射大小可以获得最大的参量增益;2)根据参量增益对磁光耦合系数的单调依赖特性,适当选择光纤长度、泵浦功率以及输入导波光的偏振态,可使参量增益的磁可调范围大大提高.     

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。     

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.     

顺磁性铽玻璃法拉第效应温度特性实验研究

利用具有温度控制的磁光调制倍频法,测量了Tb20顺磁性铽玻璃在293K~343K范围内不同温度下的本征旋转和费尔德常量的温度响应特性.结果表明,这种铽玻璃具有敏感的温度响应.以此种玻璃制作各种磁光器件,特别是在准确度要求很高的零锁区激光陀螺中作为法拉第偏频器件时,必须进行温度补偿.最后给出了两种可能的温度补偿方法.     

弱磁场下法拉第效应的实验研究及可能应用讨论

利用了四频环形激光对磁场的高度敏感性测量了Tb玻璃(磁场范围0.8×10~(-5)T(Tesla)～10~(-9)T,ZF_2玻璃(0.21×10~(-4)T～1.89×10~(-4)T的费尔德常数(Verdet constant).在本实验精度范围内,得到了该常数大小和强磁场下的值一致.以此实验结果为基础,简要地讨论了用置于环形激光中的法拉第磁光材料感测地磁场的构思和发展前景.     

超声脉冲法测量固体材料声速实验的扩展与升级

根据声速与材料弹性常量之间满足的克里斯托菲尔方程,利用超声脉冲法测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速,计算出超磁致伸缩材料的弹性常量.利用电磁铁激发均匀的外磁场,测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速与外磁场的关系,研究了超磁致伸缩材料的弹性常量随外磁场的变化规律.通过对传统固体介质声速测量实验内...     

用磁致旋光效应估测二维磁场分布

为了克服现有测量磁场方法只能单点测量的局限性,基于法拉第磁光效应原理,提出利用磁致旋光估测磁场的方法,提高了磁场测量的效率,获得了磁场的直观分布.建立磁致旋光估测磁场的实验装置,测量了永磁体的磁场,用CCD采集了偏振光通过磁场的图像,通过程序处理可获得磁铁产生的局部磁场二维分布图,并可求得二维分布图上任意点的磁感应强度.     

磁熵变测量实验装置

简述了磁熵概念及磁熵变测量原理,介绍了应用于教学的磁熵变测量实验装置.利用该装置测量了金属钆在0～50℃温度范围,最大磁场为2T的等温磁化曲线,计算了不同温度下的磁熵变.     

磁光玻璃磁致旋光效应的研究

介绍磁致旋光效应和磁光玻璃磁致旋光效应的机理。对ZF1、ZF6磁光玻璃的磁致旋光效应分别进行了实验研究，给出偏振面旋转角与磁感应强度的关系．计算出波长不变情况下不同磁感应强度的费尔德常数。对实验数据进行了处理．并与理论预期值进行了比较．发现理论值与实验结果符合得较好。     

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.     

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.     

一种大动态范围的磁光电流传感器方案

提出了一种扩大磁光式电流传感器动态范围的方法。磁光式电流传感器是基于法拉第效应和安培环路定律实现电流测量的。由于法拉第旋转角随被测电流周期性增大，测量时只能利用正弦曲线单调变化的部分，因此限制了电流的测量范围。利用光纤维尔德常数随光波长变化这一特性，通过测量两种光波旋转的角度差，获得了大电流的测量值。在正常计量范围内利用单波长数据获得精度较高的计量值，达到扩大传感器测量范围的目的。分析表明，当两波长的维尔德常数相差20％时，电流测量范围可以扩大到单波长时的6倍。采用这种方法可望用一个传感器同时满足电力系统中的计量和保护两种用途。     

溶胶-凝胶法制备Fe-Al_2O_3巨磁旋光薄膜

用溶胶-凝胶法制备了Fe-Al2O3铁磁金属-非磁绝缘体基体薄膜。实验结果表明,当Fe与Al2O3的质量比为1∶1,热处理温度为420℃时,所制备的薄膜具有最大的磁致旋光(Faraday)效应,测得的费尔德(Verdet)常数V=(6.8×104)°/(T.cm)。通过分析,得出了Fe-Al2O3薄膜巨磁Faraday旋光效应主要是由光、磁场与薄膜相互作用产生剧烈塞曼(Zeeman)分裂引起的。对影响薄膜Faraday旋光效应的各种主要因素进行了讨论。     

Fabrication of magneto-optical microstructure by femtosecond laser pulses

We investigate femtosecond laser direct writing (FLDW) in the fabrication of magneto-optical (MO) microstructures. The experimental results show that FDLW can introduce positive refractive index change in the MO materials. With the increase of the writing intensity of femtosecond laser pulses, refractive index change increases, whereas Verdet constant of the damaged area decreases nonlinearly. With suitable writing intensity, we obtain a single-mode waveguide in which Verdet constant is 80% of the bulk MO glass.     

高非线性光纤中四波混频的磁控机理研究

将磁光效应和光纤非线性效应作为微扰,采用导波光耦合理论分析了高非线性光纤中导波光发生磁光四波混频的机理;实验测试了磁场对四波混频偏振依赖性的影响,理论分析与实验结果符合.研究表明,当输入的探测光和抽运光为相互正交的线偏振光时,四波混频的磁控效果最为明显,输出的闲频光功率随磁光耦合系数振荡变化,施加适当的外加磁场可使四波混频效率得到进一步提高.选择适当费尔德常数的光纤材料,利用磁光效应对四波混频偏振依赖性的影响,可实现不同范围的磁场测量.     

Magnetic and Magneto-Optical Properties in Paramagnetic NdF3 Under High Magnetic Field

In this paper, we first theoretically report the magnetic and magneto-optical properties in paramagnetic media under high external magnetic field. Considering the action of the external magnetic field H_e and indirect exchange interaction H_v, the characteristic of the magnetic saturation and the property of the Faraday rotation to be nonlinear with external magnetic field are presented in paramagnetic NdF₃. In terms of our theory, the indirect exchange interaction plays an important role in the magnetization M and the Faraday rotation θ in NdF₃ under high external magnetic field. The theory is in good agreement with experimental results. On the other hand, a reasonable explanation for the temperature dependence of the ratio of the Verdet constant to the magnetic susceptibility V/χ is obtained.