基于法拉第调制的线偏振光旋转角检测技术

分析了基于法拉第调制的线偏振光旋转角检测技术的基本原理,证明输出信号基频分量的振幅与偏振面旋转角θ成正比,仿真发现基频分量远小于零频和二倍频分量,需采用锁相放大技术进行基频信号提取。实验采用ZF7玻璃和TG28晶体作为旋光介质,分别制作了标准旋转角产生装置和偏振面调制装置,并结合锁相放大器搭建偏振光旋转角检测系统。实验结果证明,当法拉第调制频率为1.45kHz、调制幅度为0.035rad时,该方法可以实现6.3×10-8rad的微小偏转角检测。     

氦光泵磁力仪信号的分析及检测

研究了氦光泵磁力仪中共振曲线、基频调制信号和二倍频信号的特征及关系,将二倍频信号应用到光泵磁力仪检测系统中,利用其幅值在共振区外为零、在共振点处达到峰值这一特性,解决了当外磁场变化超出共振区范围时,光泵磁力仪仅利用基频调制信号难以重新快速定位共振点的问题.系统实测信号幅值变化曲线与数学模型曲线相符合,实测共振曲线线宽约200 nT,在共振点处二倍频信号经放大其峰峰值可达12.6 V,满足实用要求,为光泵磁力仪性能的提升提供了有效方法.     

新型旋光仪测量原理的研究

在对传统旋光仪旋光度测量原理分析的基础上提出了一种新的测量原理。利用该测量原理可以省略传统旋光仪中的机械部分。该原理充分运用光电检测技术和法拉第磁光效应,利用光电池检测经过法拉第线圈和待测溶液后的线偏振光,并将此信号与驱动法拉第线圈信号的相位进行比较,从而实现对旋光物质旋光度的测量。通过旋转起偏器实验模拟了该方法的可行性。     

前沿

大口径高光学均匀性磁旋光玻璃研制成功由中鼠科学院西安光机所承担的“大口径高光学均匀性磁旋光玻璃研制”项目日前通过专家鉴定。磁旋光玻璃是一种具有磁光效应的特种光学玻璃,又称法拉第旋光玻璃,主要用于可见光及近红外波段大功率激光输出控制,被广泛用作磁光隔离器、开关、调制和磁光传感器,是高性能大口径法拉第旋转元件不可替代的材料。5月24日,由中国科学院西安分院在西安主持召开了“大口径高光学均匀性磁旋光玻璃研制”项目鉴定会,来自我国7所著名大学和相关研究所的8位专家组成了项目鉴定委员会。会议期间,专家组听取了项目研制…     

磁光调制法测量玻璃内应力

提出了一种基于磁光调制法测量玻璃内应力方向和大小的方法,并建立了基于磁光调制的内应力测量系统。首先,采用光线追迹的方法,根据偏振光的琼斯矩阵描述方式推导了系统的测量模型;采用磁光调制器,对信号光束进行正弦交变的磁光调制,将直接测量光强信号改为测量频率信号,提高了测量准确度;采用磁旋光器,消除了人为操作引起的误差,并通过控制旋光器外加线圈驱动电流的大小,改变调制信号光偏振方向的旋转角度;最后,对待测样品进行了多次旋转测量。测量结果显示,本方法对玻璃内应力方向的测量准确度为5″,对应力双折射的测量准确度为0.3nm/cm。得到的结果验证了该方法的有效性和稳定性,显示系统具有稳定性高、准确度高、容易实现工程化等特点。     

Application of square wave magneto-optic modulation to spacecraft docking

为了精确测量航天器对接过程中最终逼近段航天器间的滚转角,设计了基于方波磁光调制的滚转角测量系统.利用法拉第磁致旋光效应并结合马吕斯定律,建立了方波磁光调制后输出信号的模型;通过分析输出信号的特点,推导了输出信号与滚转角之间的关系方程;利用滚转角变化过程中输出信号的增减性组合去除了方程的增根,最终得到了基于方波磁光调制的滚转角测量模型.仿真结果表明:文中提出的方法理论测量精度高,可测量-90～90°间的滚转角,优于传统方法.此外,利用方波信号调制具有数据采集简单、信号处理难度低等优势,是实现高精度大范围测量航天器间滚转角的一种新方案.     

方波磁光调制测量在航天器对接中的应用

为了精确测量航天器对接过程中最终逼近段航天器间的滚转角,设计了基于方波磁光调制的滚转角测量系统。利用法拉第磁致旋光效应并结合马吕斯定律,建立了方波磁光调制后输出信号的模型;通过分析输出信号的特点,推导了输出信号与滚转角之间的关系方程;利用滚转角变化过程中输出信号的增减性组合去除了方程的增根,最终得到了基于方波磁光调制的滚转角测量模型。仿真结果表明:文中提出的方法理论测量精度高,可测量-90～90°间的滚转角,优于传统方法。此外,利用方波信号调制具有数据采集简单、信号处理难度低等优势,是实现高精度大范围测量航天器间滚转角的一种新方案。     

基于光声光谱法的无创血糖检测原理研究

利用光声光谱法无创血糖检测原理,以葡萄糖粉末和葡萄糖水溶液为样品、用调制激光作为信号激发源进行试验研究。可得到各个调制频率对应的光声信号幅值,进而得到光声信号幅值大小和调制频率的关系,最终找到葡萄糖粉末对应的最佳调制频率。在最佳调制频率下,测试葡萄糖水溶液,得到声信号随葡萄糖浓度增加的变化关系。实验不但找到葡萄糖对应的最佳调制频率,而且得到光声信号随葡萄糖浓度增加的线性关系,验证了光声光谱法在无创血糖检测中的可行性,为光声光谱法应用于无创血糖检测提供了一定参考价值。     

基于精确信息重构的故障转子系统振动加速度信号积分方法

在分析总结加速度信号时域积分法与频域积分法优缺点基础上,提出一种基于精确信息重构的故障转子系统振动加速度信号积分方法。该方法利用故障转子系统振动信号由转频、倍频及分倍频分量构成为主的特点对加速度信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT),通过特征频率分量提取并将所提取的分量的幅值与预设的阈值进行比较;幅值低于阈值的分量认为是噪声分量,予以剔除,高于阈值的分量保留并进行精确频谱校正;根据校正后各个频率分量的频率、幅值和相位积分重构出相应的速度信号和位移信号。精确信息重构方法在去除宽频噪声和保留有用特征信息方面有明显的优势。最后通过仿真分析和试验验证,结果表明该方法相对于传统的时域和频域积分具有更高的精度和优越性。     

分子法拉第磁光效应磁强计原理研究

基于NO2气体分子的法拉第磁光效应，采用磁旋转光谱技术，理论分析并实验测量了磁光信号对直流磁场的线性依赖关系。结合早先的磁光信号与交流磁场的线性关系，阐述了一种新型分子法拉第磁光效应磁强计的原理，预期其可以对5μT-100mT、DC-1MHz的范围内的磁场进行相对测量。     

自然旋光与法拉第效应的实验研究

介绍了自然旋光与法拉第效应偏转角的测量方法,讨论了两种效应下偏转角的影响因素,说明了两种效应的应用领域。由分析得到:自然旋光偏转角的大小只与晶体有关,与磁场无关,而旋光方向与光的传播方向有关;法拉第效应偏转角的大小正比于磁感应强度,其偏转角旋光方向只与磁场方向有关,与光的传播方向无关;光往返通过自然旋光晶体时,偏转角相互抵消,磁致旋光晶体偏转角则实现累加。利用晶体的法拉第效应,可将其制成光学隔离器或单通光闸等器件。     

采用多层膜偏光器的EUV实验室Farady旋光测量装置

开发了用于实验室的ＥＵＶ（５０～７０ｅＶ）波段的Ｆａｒａｄａｙ 旋光测量装置。其中光源采用了激光等离子体光源。起偏器和检偏器均采用了入射角为准Ｂｒｅｗ ｓｔｅｒ角的反射式Ａｌ／ＹＢ６多层膜。利用４ 块Ｓｍ －Ｃｏ 永久磁铁在被测样品处生成了０．８２Ｔ的磁场。对强磁材料Ｎｉ的Ｍ２,３吸收端进行了Ｆａｒａｄａｙ 旋光测量,测量结果在６５．３ｅＶ处为－ ２．７°／２１ｎｍ 。该结果与我们在同步辐射光源上测量的结果相符合。这是ＥＵＶ 波段首次利用激光等离子体光源成功进行的磁光效应测量实验。     

光纤电流传感器传感头的结构与原理

光纤电流传感器是以法拉第磁光效应为基础、以光纤为介质的新兴电力计量装置，它通过测量光波在通过磁光材料时其偏振面由于电流产生的磁场的作用而发生旋转的角度来确定被测电流的大小。传感头是光纤电流传感器最为重要和关键的部件。分析了全光纤型和混合型光纤电流传感器传感器传感头的结构和工作原理，对改进光纤电流传感器的设计，提高光纤电流传感器的性能具有重要的指导作用。     

光学法确定石英晶体的光学轴

为了确定位于石英晶体入射面内光学轴的位置,采用自然光沿石英晶面以一定的入射角斜入射,并根据自然光在石英晶体内的传播特性,测量出o光和e光出射光线间的垂直间距以及界面上两出射光点的间距,运用几何作图法,通过计算给出光学轴位于石英晶体入射面内的情况下的理论一般公式,且以实验得以验证,从而提供了一种可用光学法确定光轴位置的方法。     

远场均匀照明的LED排列设计

为了实现远场的照度均匀性,在已设计的LED平面排列组合的基础上,提出了LED白光照明单元的球面排列设计方法。相比平面的排列,把LED照明单元组合排列在半球形表面,在被照接收面上产生更宽角度的照度分布。并对几种不同排列的LED照明单元进行分析,建立了光学模型和设计方程式,模拟出远场的照度分布情况。结果表明在极限角度内LED球形排列具有均匀广泛的远场照度分布。     

基于光电技术的GIS设备微水在线检测方法的研究

GIS设备中微水含量超标威胁设备的安全及稳定运行。本文基于光电技术,研究了光谱吸收型光纤传感器检测GIS设备中的微水含量。采用半导体激光器光源,通过光源调制实现谐波检测,消除光源的不稳定和变化所引起的误差。光电测量方法不仅能精确测量微水含量,而且能实现在线检测,安全可靠。     

红外光学镜头的调制传递函数测量

调制传递函数是评价红外光学镜头性能的最基本的技术指标之一。对刀口边缘扫描法测量红外光学镜头的调制传递函数(MTF)进行了研究,并对f=50mm,F=1.2波长范围为8~12μm的红外光学镜头的调制传递函数(MTF)进行了测量。得到了在几个特征频率下的调制传递函数(MTF)值,并给出了调制传递函数(MTF)的曲线图。     

金属涂覆多模光纤小电流传感器设计

常见的光纤电流传感器是基于法拉第旋光效应，主要用于高压大电流的测量且所用传感光纤为单模保偏光纤。利用多模光纤的微弯效应设计一种强制型小电流光纤传感器，通过检测光纤末端输出光束的光能量的变化 来实现小电流的检测。