线性双折射及其波长积累效应对光学玻璃电流传感器的影响

论文摘要

线性双折射是制约光学电流传感器（OCS）实用化的重要因素之一,本文针对法拉第镜式OCS、直接反射式OCS推导出了各自系统输出与线性双折射依赖关系的表达式,并将之与保偏膜式OCS的系统输出作比较。结果表明:在入射光以0°,45°,90°…起偏的情况下,以现有单向光路的保偏膜式OCS系统为基准,法拉第镜式OCS双向光路传感方案可在不加大线性双折射对系统影响的前提下,将系统灵敏度提高一倍;而直接反射式OCS双向光路传感方案在提高系统灵敏度的同时也将增大线性双折射对系统的影响,可见双向光路的传感方案只能不同程度地改变系统灵敏度,而不能彻底抑制线性双折射对系统的影响。这一结果为正在探索如何改进传感头设计以进一步抑制线性双折射对系统影响的同行们提供了重要的理论参考。 考虑到线性双折射是光波长的函数即存在色散特性,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。文中先给出了适用于ZF-7玻璃的线性双折射的色散特性公式,再对线性双折射的波长积累效应进行理论分析和计算机仿真。结果表明:线性双折射的波长积累效应对OCS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。 此研究结果不仅对光学电流传感器的进一步研究尤其是在对传感头改进以抑制线性双折射的研究中具有重要的参考价值,而且对传感头模型的设计也具有一定的理论指导意义。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 光学电流传感技术的发展现状及存在问题
• 1.1.1 全光纤型电流传感器
• 1.1.2 块状光学材料电流传感器
• 1.1.3 其他型
• 1.1.4 新型光学电流传感器
• 1.2 本论文选题的意义和内容
• 第二章 研究偏振系统所用的数学工具
• 2.1 琼斯矩阵介绍
• 2.2 常用光学元器件及其琼斯矩阵
• 2.3 本章小结
• 第三章 线性双折射对光学电流传感器的影响
• 3.1 法拉第效应与光学电流传感原理
• 3.2 线性双折射对法拉第镜式光学电流传感器输出的影响
• 3.2.1 法拉第镜式光学电流传感器系统琼斯矩阵
• 3.2.2 法拉第镜式光学电流传感器的输出特性
• 3.2.3 法拉第镜式光学电流传感器输出特性仿真
• 3.2.4 结论
• 3.3 线性双折射对直接反射式光学电流传感器输出的影响
• 3.3.1 直接反射式光学电流传感器系统琼斯矩阵
• 3.3.2 直接反射式光学电流传感器的输出特性
• 3.3.3 直接反射式光学电流传感器输出特性仿真
• 3.3.4 结论
• 3.4 线性双折射对保偏膜式、法拉第镜式及直接反射式光学电流传感器输出影响的比较
• 3.4.1 理想情况（线性双折射为零）时三种系统的输出比较
• 3.4.2 非理想情况（线性双折射不为零）时三种系统的输出比较
• 3.4.3 分析讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 线性双折射的波长积累效应对保偏膜式OCS的影响
• 4.1 线性双折射的色散特性
• 4.2 线性双折射的波长积累效应
• 4.3 线性双折射的波长积累效应对保偏膜式OCS的影响
• 4.4 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