瓊斯算法在全光纖電流互感器中的應用.pdf

1、瓊斯矩陣是一種常見的對偏振光進行分析的一種算法。在全光纖光學電流互感器中,常用瓊斯算法對光纖中的光波偏振態(tài)進行運算和分析。全光纖電流互感器因其其體積小、質(zhì)量輕、無飽和現(xiàn)象、準確性高、動態(tài)范圍大、安全性高等諸多優(yōu)點使研究者們數(shù)十年如一日的投入精力對其進行研究。全光纖電流互感器主要應用法拉第效應對電流進行測量,其工作原理可以解釋如下:電流產(chǎn)生磁場會使光的偏振平面發(fā)生旋轉(zhuǎn),通過光電轉(zhuǎn)換檢測偏振干涉的光強,并從中解調(diào)出法拉第相移,最終得到電流大

2、小。
　　在典型的In-line結(jié)構(gòu)全光纖電流互感器中,反射鏡位于傳感光纖末端,使入射光由反射鏡反射后再一次經(jīng)過傳感元件。這就是In-line結(jié)構(gòu)全光纖電流互感器的法拉第相移為Sagnac干涉儀型光纖電流互感器的兩倍的原因。此外,由于輸出信號正比于余弦函數(shù),而該函數(shù)所對應的相位信息又通常比較小,使得歸一化的輸出信號局限在趨近于1的位置上,且其斜率近似為0,為信號探測增加了難度。所以,任何結(jié)構(gòu)的光纖電流傳感系統(tǒng)中的相位調(diào)制與解調(diào)都十

3、分重要。常見的相位調(diào)制方式有無源調(diào)制和有源調(diào)制兩種。
　　本文將首先針對反射鏡進行研究。采用瓊斯算法研究了橢圓偏振光正反射特性,然后將獲得的結(jié)論推廣到圓偏振光及線偏振光經(jīng)平面鏡正反射的情形,再用偏振態(tài)幾何參量表示法對結(jié)論加以驗證。接下來推導出典型In-line結(jié)構(gòu)全光纖電流互感器的理想系統(tǒng)輸出光強。再根據(jù)此計算模型給出無源調(diào)制全光纖電流互感器的相關(guān)計算結(jié)果。針對該系統(tǒng)中法拉第旋轉(zhuǎn)器溫度特性對于系統(tǒng)輸出光強的影響進行理論計算及仿真。