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Abstract
Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Joint International Research Laboratory of Specialty Fiber Optics and Advanced Communication, School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
Fiber quarter-wave plates and magneto-optical fibers are important components that greatly affect the sensitivity of fiber-optic current sensors. A Tb:YAG crystal-derived silica fiber (TYDSF) was fabricated using a laser-heating drawing technique. The linear birefringence of TYDSF was measured as by a microscope birefringence measurement instrument. A fiber quarter-wave plate was fabricated by TYDSF at 1310 nm, which produced circularly polarized light with a polarization extinction ratio of 0.34 dB. Additionally, the linear birefringence of TYDSF was decreased by 22% by annealing at 750°C for 7 h, and the Verdet constants of annealed TYDSF were measured to be 9.83, 6.67, and at 808, 980, and 1310 nm, respectively.
Faraday effect linear birefringence fiber quarter-wave plate Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 110601
全光纤电流传感器作为智能电网中的重要设备之一, 具有比传统电磁式互感器更显著的优势, 在高压及超高压环境中有广阔的应用前景。首先阐明了影响全光纤电流传感器灵敏度的主要因素, 综述了近年来国内外学者提高电流传感灵敏度的解决方案和研究成果; 其次着重分析一些改进型结构的全光纤电流传感器消除温度、线性双折射等对传感灵敏度影响的工作原理, 并讨论了各自主要的优缺点; 最后, 结合高灵敏度全光纤电流传感器的研究现状, 指出了其未来发展趋势。
传感器技术 全光纤电流传感器 温度补偿 线性双折射 数据处理算法 sensor technique all fiber optic current sensor temperature compensation linear birefringence data processing algorithms
1 福州大学 电气工程与自动化学院, 福建 福州 350108
2 福建信息职业技术学院 电子工程系, 福建 福州 350012
3 福州大学 物理与信息工程学院, 福建 福州 350108
BGO晶体的固有线性双折射及其温度特性严重制约着光学电压互感器(OVT)的实用化进程, 对其进行定量研究有助于提高和改进OVT的性能。文中提出了一种晶体劈干涉条纹图像法, 通过测量干涉条纹的移动实现对BGO晶体内部固有线性双折射及其温度特性的准确测量。文中采用琼斯矩阵对测量原理进行了推导, 并给出了测量实例和验证结果。结果表明, 单位长度的BGO晶体固有线性双折射会给OVT带来约1.0%的测量误差; 考虑温度特性, 误差约为1.2%, 对于OVT必须具备0.2%的测量准确度是一个严重挑战。文中提出的方法与传统的光强法比较, 不受光源功率波动的影响, 在测量过程中无需调节光学元件, 不会引入额外的误差, 测量准确度提高了约一个数量级。
线性双折射 BGO晶体 干涉条纹 光学电压 linear birefringence BGO crystal interference fringes optical voltage 红外与激光工程
2016, 45(6): 0622004
中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳 621900
商用化的全光纤电流互感器(FOCT)的误差一般要求小于0.2%，传感头是决定该类传感器测量准确度的关键因素。论述了FOCT的光路结构、工作原理及研制难点，分析了传感头对FOCT性能的影响，并对传感头的设计、制作及封装制作工艺进行了深入研究。通过选择合适的材料和工艺方法，可避免各种负面效应对FOCT的不利影响，获得具备优异的环境适应性、可靠性和稳定性的传感头，试验结果表明，通过该方法实际制作出的传感头提高了FOCT的性能，使其满足了0.2 S级测量用电子式电流互感器的准确度要求。
全光纤电流互感器 传感头 线性双折射 λ/4波片 FOCT sensing head linear birefringence quarter wave plate
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Abstract
1 INESC-TEC (coordinated by INESC Porto), Rua do Campo Alegre, 687. 4169 007 Porto, Portugal
2 Universidade Federal do Pará, Belém, Av. Augusto Correa, 01-Guamá-66075-110, Belém, PA, Brazil
3 Universidade do Porto, Faculdade de Ciências, Departamento de Física e Astronomia, Rua do Campo Alegre 687, 4169-007 Porto, Portugal
4 Centro Federal de Educacao Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, Rio de Janeiro, Brazil
5 Centro de Competências de Ciências Exactas e de Engenharia, Universidade da Madeira, Funchal, Portugal
A magneto-optical sensor, using a dual quadrature polarimetric processing scheme, was evaluated for current metering and protection applications in high voltage lines. Sensor calibration and resolution were obtained in different operational conditions using illumination in the 1550-nm band. Results obtained indicated the feasibility of interrogating such sensor via the optical ground wire (OPGW) link installed in standard high power grids. The polarimetric bulk optical current sensor also was theoretically studied, and the effects of different sources of error considering practical deployment were evaluated. In particular, the interference from external magnetic fields in a tree-phase system was analyzed.
Fiber optic optical current sensor linear birefringence Faraday effect tree-phase system Photonic Sensors
2013, 3(1): 26
解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
提出了基于光纤光栅透射光斯托克斯参量测量的新型实时压力传感方法。深入分析了透射光第一斯托克斯参量和压力所致线双折射之间的单调变化关系。分析表明，入射线偏振光入射角度以及相应测量波长点的选择对系统灵敏度、线性度及动态范围有重要影响。利用光纤光栅和高速在线检偏器搭建了实时压力测量系统，实验数据验证了压力和透射光第一斯托克斯参量之间的单调变化关系，证明了此方法的可行性。最后对实验误差和系统性能进行了分析并提出了改进方案。
光栅 光纤光栅 压力传感 线双折射 斯托克斯参量 光学学报
2012, 32(11): 1128002
中国物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
提出了一种新的双正交磁光电流传感器技术，该技术可解决传统磁光电流传感器测量大电流脉冲时仅根据正弦或余弦信号无法唯一确定法拉第偏转角的技术难题。在该传感器中，起偏器的透光轴与两个偏振分束器的S分量偏振方向有0°与45°的夹角，四路输出信号两两之间有π/2的相位差。针对该传感器，提出了大电流脉冲的一种反正切函数数据处理方法，该数据处理方法具有可避开正弦函数的不灵敏区间，从而提高数据处理精度的优点。采用双正交磁光电流传感器与罗果夫斯基线圈对比测量了FP-1装置的短路电流脉冲，两种测试技术的实验结果能很好地吻合,证实该光学电流传感器可有效地测量大电流脉冲。
磁光效应 固有线性双折射 磁光探头 罗果夫斯基线圈 magneto-optic effect intrinsic linear birefringence magneto-optic sensing element Rogowski coil
解放军理工大学通信工程学院， 江苏 南京 210007
利用光纤光栅的偏振特性感知外界参量变化是光纤光栅传感的新研究热点。提出利用光纤光栅第一斯托克斯参量s1感知外界压力的新方法。推导了光纤光栅压力所致线双折射和s1参量的关系，建立了压力、线双折射和s1参量三者之间的关系模型，分析了线偏振光入射角度对s1参量的影响。仿真表明，偏振光入射角度影响s1曲线的基准值，同时也影响左右波长测量点的对称性和线性度。利用光纤光栅和高速在线检偏器搭建了实时压力测量系统，测量了不同偏振光入射角度下s1参量受压力所致线双折射的影响曲线，验证了理论仿真结果。
光栅 光纤光栅 偏振态 线双折射 斯托克斯参量
1 中国计量学院光学与电子科技学院， 浙江 杭州 310018
2 东营区供电公司， 山东 东营 257000
阐述了反射式Sagnac干涉型电流互感器的原理，对Sagnac型光纤电流互感器进行了深入的理论研究，建立了完整的系统理论模型；对影响互感器测量准确度的各种因素进行了全面的理论分析和仿真研究，得到了这些影响因素对系统响应的作用规律。利用偏振系统的琼斯矩阵对反射式Sagnac干涉型电流互感器的偏振误差进行了研究，并对光纤传感头中的线性双折射、圆双折射对测量准确度的影响进行了模拟分析，从理论上得到了反映影响规律的曲线。从仿真结果来看，传感头中大量的圆双折射可以有效地抑制线性双折射对光纤电流互感器测量准确度的影响。
互感器 全光纤电流互感器 琼斯矩阵 线性双折射 圆双折射 激光与光电子学进展
2011, 48(10): 102303
1 解放军理工大学通信工程学院光纤通信实验室, 江苏 南京 210007
2 济南军区72556部队13分队, 山东 济南 250002
深入研究了线双折射光栅中透射光偏振特性的演变过程。采用耦合模理论和琼斯矩阵分析了传输距离、双折射大小、入射起偏态等因素对透射光偏振特性的影响, 并利用邦加球中描绘了偏振态的演变趋势。结果表明：光栅中的线双折射和传输距离会改变传输光的偏振态, 偏振态的波长相关曲线会随传输距离和线双折射的增大而不断扩展, 入射起偏态的不同并不改变偏振态的拓展趋势。同时, 第一斯托克斯参量与偏振相关损耗在峰值波长点上存在对应关系, 两者幅值均与线双折射呈单调递增关系, 可应用于传感测量。
光纤光栅 偏振态 线双折射 偏振相关损耗 斯托克斯参量 fiber Bragg grating state of polarization (SOP) linear birefringence polarization-dependent loss (PDL) Stocks parameter
