反射相移的波长积累效应对BGOCS系统影响研究

论文摘要

光学电流传感器（Optical Current Sensor:OCS）是利用光学技术直接或间接地测量电流的装置。光学玻璃电流传感器（Bulk Glass Optical Current Sensor:BGOCS）是OCS中的一种。近年来BGOCS的研究取得了可喜的进展。 反射相移是影响BGOCS系统性能的因素之一。由于它具有色散特性,因此在采用宽带光源的光学电流传感系统中会产生波长积累效应。迄今为止,该效应对系统输出影响程度如何尚罕见论证。因其涉及到用单色光模型描述采用宽带光源的BGOCS系统是否具有合理性与可行性的问题,因此有必要对其进行研究。文中先给出了适用于ZF-7光学玻璃基底的保偏反射膜反射相移的色散特性公式,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,反射相移的波长积累效应对BGOCS系统影响甚微,因此在理论研究中若不考虑其他光学参量的波长积累效应,用单色光模型处理宽带系统的做法是合理的与可行的。此结果可供从事BGOCS研究的同行参考。 由于研究课题的工作需要,在论文工作期间,还对四分之一波片光学参量实际值的测量方法进行了研究。其具体内容包括:测量四分之一波片实际相移量（不包含整数倍2π）的方法,判定波片的快慢轴,以及测量其快慢轴的折射率的方法。这些工作提高了对光学玻璃电流传感头内线性双折射的测量精度,此外对波片测量理论与技术及其在工程实际中的其它应用具有一定的参考意义。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 光学电流传感器相对于传统电流传感器的优点及其分类
• 1.2 有源型OCS
• 1.3 无源型OCS
• 1.3.1 光学玻璃OCS
• 1.3.1.1 传感单元设计
• 1.3.1.2 反射相移对 BGOCS性能影响及对策
• 1.3.1.3 线性双折射对 BGOCS性能影响及对策
• 1.3.1.4 偏振器件对 BGOCS性能影响
• 1.3.1.5 工作环境对 BGOCS系统的影响及补偿措施
• 1.3.2 全光纤 OCS
• 1.3.2.1 FOCS传感头的改进
• 1.3.2.2 Verdet常数波动的补偿方案
• 1.3.2.3 信号处理技术
• 1.3.2.4 标定技术
• 1.3.2.5 采用其它原理的 FOCS
• 1.4 新型光学电流传感器
• 1.5 OCS技术前景展望
• 1.6 论文选题的意义
• 第2章 光学玻璃电流传感器的基本原理
• 2.1 偏振光的矩阵表示
• 2.2 常用光学元器件的琼斯矩阵
• 2.2.1 光学元器件的定义
• 2.2.1.1 偏振器
• 2.2.1.2 延迟器
• 2.2.2 偏振光束通过一个偏振器或延迟器
• 2.3 光学系统的琼斯矩阵
• 2.4 琼斯矩阵的本征矢量
• 2.5 法拉第效应与光学电流传感原理
• 2.6 BGOCS的数学模型
• 2.7 本章小结
• 第3章 反射相移的色散特性及其对 BGOCS系统输出的影响
• 3.1 反射相移的色散特性
• 3.1.1 色散的定义
• 3.1.1.1 正常色散
• 3.1.1.2 反常色散
• 3.1.2 反射相移的色散特性
• 3.1.2.1 反射相移的色散公式
• 3.1.2.2 反射相移的测量
• 3.1.2.3 反射相移和膜厚的讨论
• 3.1.2.4 反射相移的色散特性曲线
• 3.2 反射相移对 BGOCS系统输出的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 反射相移的波长积累效应对 BGOCS系统的影响
• 4.1 反射相移波长积累效应的理论研究
• 4.2 反射相移波长积累效应的仿真
• 4.3 本章小结
• 第5章 四分之一波片光学参量实际值测量方法研究
• 5.1 测量四分之一波片实际相移量并判定其快慢轴
• 5.1.1 测量光路及方法
• 5.1.2 测量原理
• 5.1.3 不确定度分析
• 5.1.3.1 直角棱镜反射相移△的测量不确定度
• 1的测量不确定度'>5.1.3.2 δ₁的测量不确定度
• 2的测量不确定度'>5.1.3.3 δ₂的测量不确定度
• 5.1.3.4 δ的总测量不确定度
• 5.1.3.5 四个误差因素各自对δ总测量不确定度的影响分析与比较
• 5.1.4 讨论
• 5.1.5 应用实例
• 5.2 四分之一波片主折射率的测量
• 5.2.1 测量光路及方法
• 5.2.2 原理分析
• 5.2.3 不确定度分析
• 5.2.4 讨论
• 5.2.5 应用实例
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢