【正文】 ()式中，為光纖半徑，R為光纖彎曲的曲率半徑，為光纖材料的彈光張量，為泊松比。在能量輸運中，提高大功率準直光源DFB半導體激光器在能量輸運中，提高大功率準直光源在高速調制下有單縱模輸出，為動態(tài)單縱模激光器Nd:YAG晶體光纖激光器未來的光纖系統(tǒng)的理想光源氦氖氣體激光器(He一Ne)頻率穩(wěn)定性允許數(shù)米的光程差，每種光源其特性不同，則其使用場合也不相同。在相當多的光纖傳感器中還對光源的相干性有要求。在第二章中對反射式光纖電流傳感器進行了建模。在理想情況下，各個器件的瓊斯矩陣為：起偏器： ()45度熔接點： ()調制器(返回時)： ()1/4波片： ()法拉第效應(返回時)： ()反射鏡： () 法拉第效應(入射時)： ()調制器(入射時) ： ()調制器(返回時) ： ()首先分析在沒有調制器時的理論輸出，則由瓊斯矩陣分析法，可以得到輸出光為： ()輸出光強為： ()式(313)中：為法拉第轉角，=VNI。另外反射結構使用的器件相對較少、容易搭建，因此與偏振旋轉型和相位調制型結構相比反射結構具有靈敏度高、抗干擾能力更強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。經過反射后的圓偏振光按原路返回，再次經法拉第效應，然后通過1/4波片轉換回線偏振光，經過反射的光攜帶了相位差信息經過禍合器被傳送至光電探測器。 本章小結本章首先對光纖電流傳感器的理論基礎進行了全面的分析，介紹了Faraday效應的宏觀理論；介紹了分析偏振系統(tǒng)的Jones矩陣法；推導了幾種主要偏振器件的瓊斯矩陣，為系統(tǒng)模型的建立打下基礎。 偏振器件的瓊斯矩陣偏振態(tài)瓊斯矢量線偏振器光矢量與X軸成Φ角1/4波片快軸沿X軸快軸沿Y軸快軸沿X軸成角一般波片快軸沿X軸快軸沿Y軸快軸沿X軸成角圓起偏器右旋左旋反射元件采用瓊斯矩陣分析如下:入射的線偏振光表示為左、右旋圓偏振光之和: ()這兩束圓偏振光經過材料后出射，光程為L，相對于入射光來說，光波有一個相移 ，因此，出射光波為 () 其中: 為左旋圓偏振光的折射率，為右旋圓偏振光的折射率。取入射偏振光為，則兩分量在波片快、慢軸上的分量和為 ()或表示為 ()從波片出射時，必須考慮快、慢軸上分量的相對相位延遲，于是以上兩分量變?yōu)? ()或表示為 ()這兩個分量再分別在X，Y軸上投影，得到出射光瓊斯矢量在X，Y軸上的兩分量分別為 ()或表示為 ()代入各量得 ()整理后，得到波片的瓊斯矩陣為 ()。 偏振器件的瓊斯矩陣表示法偏振光通過偏振器件之后，光的偏振態(tài)將發(fā)生變化。利用矩陣運算來推算出偏振器件組成的復雜系統(tǒng)對出射光波狀態(tài)的改變情況．而不必去追求其中每一個過程的具體物理意義，這就是偏振的瓊斯(Jones)矩陣分析法[15]。光矢量的方向和大小有規(guī)則變化的光稱為偏振光。第2章 光纖電流傳感器的基本理論及分析方法光纖電流傳感器是基于Faraday效應來檢測電流大小的光學傳感器件。從整體的發(fā)展來說，現(xiàn)在光纖電流傳感器不僅能用于電力系統(tǒng)中電流的測量，同時被用于導彈、飛機、有人工智能裝置的小型炸彈等的導航系，而且與電機制造廠、測量儀器儀表廠結合，還可研制開發(fā)出線路事故點的標定裝置及事故區(qū)間的判定裝置等一系列電力系統(tǒng)的測量、診斷裝置。NxtPhase公司的3個可以代替9個原有裝置。在此之后，德國A．Papp等人對全光纖式光纖電流傳感器的原理、構成、特性、測量及信號處理等方面，進行了系統(tǒng)專題研究，取得了較大的成果[11]。因此，有必要對怎樣抑制光纖中的固有雙這射的影響進行研究。 偏振調制型光纖電流傳感器結構光源發(fā)出的光經起偏器轉變?yōu)榫€偏振光，當線偏振光通過光纖圈時，電流產生的磁場將使線偏振光產生法拉第旋轉，旋轉角度與被測電流成正比。盡管困難重重，人們對光纖電流傳感器的期望始終沒有減少，一直在探索新的實現(xiàn)方法和關鍵技術解決途徑，這都是因為與電磁式傳感器相比，光纖電流傳感器具有無法比擬的優(yōu)點。(3)抗電磁干擾能力強，光纖電流傳感器的信號由光來傳輸，具有抗電磁干擾性，這樣它測量的準確度也能增大，(4)光纖電流傳感器的低壓側不會有因開路而產生高壓的危險，從而消除了傳統(tǒng)的電磁式電流互感器易燃易爆的問題。同時，力系統(tǒng)運行的不間斷性也對測量裝置的可靠性及維護性提出了很高的要求。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。近年來隨著各國經濟的迅速發(fā)展，對電力的需求日益增大，電力系統(tǒng)的額定電壓等級和額定電流都有大幅度的提高[1]。因此，在這種情況下就需要研究新型的電流傳感器了，光纖電流傳感器就孕育而生了。(7)測量的動態(tài)范圍大，可在相當寬的電流范圍內保持良好的線性特性。這種電流傳感器具有線性范圍寬、穩(wěn)定性好、精度較高、受光纖線性雙折射影響較小等優(yōu)點。只需檢測輸出光的相位差就能得出待測電流，因此功率波動對系統(tǒng)的影響比偏振旋轉方案小，即系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)于偏振調制型方案主要缺點是結構中包含了Sagnac環(huán)結構，因此很容易受到Sagnac效應的影響[7]。20世紀70年代，光導纖維制造技術逐步完善，光纖電流傳感器因此也得到了迅速發(fā)展。在1998年，光纖電流傳感器通過各種工業(yè)性試驗，開始商業(yè)生產。如沈陽互感器廠、保定天威集團、上互公司等，這些廠家在生產互感方面有著豐富的經驗，并且具有很強大的經濟實力和專門的優(yōu)秀人才，在自主研發(fā)和引進國外先進技術相結合的基礎上，最光纖電流傳感器進行專門研制和研發(fā)。第三章，深入地研究了光纖電流傳感技術的理論基礎，并從偏振態(tài)的角度詳細的分析每個物理過程，分析了光的偏振變化；然后利用瓊斯矩陣，針對反射式光纖電流傳感器進行了理論上的分析計算。當光與物質相互作用時，理論和實驗表明，對光檢測器起作用的是電矢量而不是磁矢量，所以只需考慮電場的作用，因此用電矢量來表示光矢量。設光波沿z軸傳播，則光矢量必然在垂直于z軸的xy平面上振動，則光波可以表示為: (): 為初相位。式()中，*表示復數(shù)共軛。 線偏振器坐標系(1)線偏振器的瓊斯矩陣設偏振器透光軸與x軸成θ角。其原理示意圖如圖231所示。需要注意的是，式()成立的條件為[18]:(1)線偏振光的偏振態(tài)能夠保持不受磁場以外的外界條件影響，即保持線偏振而不轉變?yōu)闄E圓偏振光。當光波沿正向和沿反向兩次通過法拉第旋轉器時，其偏振方向旋轉角將是迭加而不是抵消，此即法拉第效應的旋向不可逆性，稱之為非互易旋光性。反射結構的返回光波在經反射鏡返回至線圈時，偏轉光旋轉了90。輸出時2路光的相位差為: () 反射式電流傳感器的瓊斯矩陣分析應用Jones矩陣對反射式電流傳感器進行分析。 ()則輸出光強可以表示為： ()由貝塞爾函數(shù)可知： ()式中： ()由式()比較兩邊實部和虛部可以知道： () ()設z=，=則： () ()輸出光強就可以表示為： ()由式()知：項的幅值為： ()當相位調制器信號的最佳調制深度確定以后，一階貝塞爾函數(shù)為常數(shù)，只要從輸出信號中得到A的值，就可以求得法拉第轉角值。由于光纖傳感器的工作環(huán)境特殊，要求光源的體積小，便于和光纖禍合等。常用光源及特性，其中前面兩種白熾光源和發(fā)光二極管屬于非相干光源，后面的六種屬于相干光源。 DFB激光器的性能參數(shù) λ/4延遲器的設計在光纖系統(tǒng)中，相位延遲可以使用光纖偏振控制器來實現(xiàn)。偏振控制器一般由和光纖圈串聯(lián)組成，適當?shù)恼{節(jié)兩光纖圈的角度，可以得到任意的偏振態(tài)。 相位調制器由第二章的分析，反射式光纖電流傳感器的輸出光為 () 由此可以看出傳感器的輸出是和相位的余弦函數(shù)成有關，由于值一般較小，所以傳感器處于最不敏感的區(qū)域。光電轉換的好壞直接影響到后面信號的優(yōu)劣，因此選擇一款好的光電探測器非常的重要。對反射式光纖電流傳感器系統(tǒng)的光源、相位延遲器、相位調制器等各個部件進行了詳細的分析，選擇或設計出適合于反射式光纖電流傳感器的器件，為進一步設計光纖電流傳感器的實物奠定了基礎。他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、對我的嚴格要求將使我終身受益。 最后對反射式光纖電流傳感器系統(tǒng)的光源、相位延遲器、相位調制器等各個部件進行詳細的分析，選擇出適合于反射式光纖電流傳感器的器件。 光纖電流傳感器真是為了克服電磁式電流傳感器的缺點而研制的，自七十年代為史以來，受到各國廣泛關注。（7）測量的動態(tài)范圍大，可在相當寬的電流范圍內保持良好的線性特性。Faraday效應是指線性偏振光沿外加磁場方向通過介質時其偏振面發(fā)生旋轉的現(xiàn)象。相位差取決于在傳感區(qū)域的磁場大小。：[1] 朱蘊璞，孔德仁， [M].北京:國防工業(yè)出版社，2007[2] (上冊) [M].北京:北京航天航空大學出版社，2007[3] [D].河北省:燕山大學，2005[4] 王鵬，羅承沐， [J].高電壓技術，2002[5] 鄧隱北， [J].(6)[6] 劉嘩，王采堂， [J].[7] 劉嘩， [N].[8] 李莉， [J].(6)[9] 郁道銀， [M].北京:機械工業(yè)出版社，2000[10] 曲林杰， [M].北京:國防工業(yè)出版社，1979[11] [M].北京:清華大學出版社，2007。主要包括模型的建立。、完成對光纖傳感器各部分的器件選擇。然后，在借鑒國外相關技術的基礎上提出了較為可行的解決方案，對反射式光纖電流傳感器的偏振態(tài)及理論模型的分析中采用的方法也具有一定的理論意義。該同學選擇“反射式光纖電流傳感器”進行研究，選題有一定的新意。將保偏光纖繞在壓電陶瓷筒 (PZT)上制成相位調制器，當PZT加上調制信號時，沿保偏光纖兩個正交軸傳播的線偏振光將引入與調制信號變化規(guī)律相同的相位差。主要問題回答簡明準確50合　　　計100答辯平均得分：答辯小組長簽名：答辯評分分值：答辯成績：A＝答辯評分35％＝指導教師評分分值：指導教師評定成績：B＝指導教師評分50％＝評閱教師評分分值：評閱教師評定成績：C＝評閱教師評分15％＝最終評定成績分數(shù)：　　　　　　　　　　　　　等級：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　教學系主任簽名：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　月　日說明：最終評定成績＝A+B+C，三個成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。電流注入激光器后，有源區(qū)內電子——空穴復合，輻射出能量相應的光子，這些光子將受到有源層表面每一條光柵的反射。該論文從現(xiàn)行光纖電流傳感器中存在的問題出發(fā)，分析了目前國內在該領域的研究現(xiàn)狀，較全面的分析了光纖電流傳感器的靈敏度、抗干擾等問題。工作中創(chuàng)新意識較差；專業(yè)基礎理論一般。、在程序設計中存在很多難題，尚不能熟練掌握相關程序的編寫。反射式光纖傳感器各部分的設計，包括光源、延遲器、相位調制器以及檢測器。該生對光纖電流傳感器有了基本的了解，并在此基礎上對各個器件進行了熟悉。這種結構的光纖電流傳感器，在其他同等條件下，靈敏度是前面介紹的偏轉型光纖電流傳感器的4倍，相位調制型光纖電流傳感器的2倍。1864年，法拉第發(fā)現(xiàn)，當線偏振光沿磁場方向通過置于磁場中的磁光介質