瓊斯算法在全光纖電流互感器中的應(yīng)用.pdf

1、瓊斯矩陣是一種常見(jiàn)的對(duì)偏振光進(jìn)行分析的一種算法。在全光纖光學(xué)電流互感器中,常用瓊斯算法對(duì)光纖中的光波偏振態(tài)進(jìn)行運(yùn)算和分析。全光纖電流互感器因其其體積小、質(zhì)量輕、無(wú)飽和現(xiàn)象、準(zhǔn)確性高、動(dòng)態(tài)范圍大、安全性高等諸多優(yōu)點(diǎn)使研究者們數(shù)十年如一日的投入精力對(duì)其進(jìn)行研究。全光纖電流互感器主要應(yīng)用法拉第效應(yīng)對(duì)電流進(jìn)行測(cè)量,其工作原理可以解釋如下:電流產(chǎn)生磁場(chǎng)會(huì)使光的偏振平面發(fā)生旋轉(zhuǎn),通過(guò)光電轉(zhuǎn)換檢測(cè)偏振干涉的光強(qiáng),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(guò)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(hào)正比于余弦函數(shù),而該函數(shù)所對(duì)應(yīng)的相位信息又通常比較小,使得歸一化的輸出信號(hào)局限在趨近于1的位置上,且其斜率近似為0,為信號(hào)探測(cè)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(jiàn)的相位調(diào)制方式有無(wú)源調(diào)制和有源調(diào)制兩種。
　　本文將首先針對(duì)反射鏡進(jìn)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(duì)結(jié)論加以驗(yàn)證。接下來(lái)推導(dǎo)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(qiáng)。再根據(jù)此計(jì)算模型給出無(wú)源調(diào)制全光纖電流互感器的相關(guān)計(jì)算結(jié)果。針對(duì)該系統(tǒng)中法拉第旋轉(zhuǎn)器溫度特性對(duì)于系統(tǒng)輸出光強(qiáng)的影響進(jìn)行理論計(jì)算及仿真。