偏振敏感光学相干层析术可对生物双折射组织进行功能成像,然后通过分析相位延迟就可得到生物组织的信息。分析了单一入射偏振态对双折射相位延迟准确度的影响。首先提出了系统的理论模型,然后进行MATLAB模拟分析,最后通过实验进一步验证了理论模型的结果。通过MATLAB得到的图像以及实验结果可以看出:在样品具有确定的相位延迟量以及确定的光轴方向时,当线偏振入射光的偏振方向与光轴夹角为0°或者90°时,或当正椭圆入射光的偏振方向与光轴夹角为45°时,相位延迟的测量误差最小。

为了满足光偏振态分振幅测量模块(DOAP)对分光棱镜复杂且严格的加工要求, 采用在经典DOAP透射光路及反射光路各引入一块波片的方法, 组成改进后的光偏振态测量模块。推导了新的仪器矩阵表达式, 通过分析波片参量对仪器矩阵条件数的影响, 得到了最佳波片的参量及其关系。结果表明, 优化后的斯托克斯椭偏仪测量薄膜样品的厚度和折射率的标准差分别为0.1nm和0.001。通过选择波片的最佳方位角或相位延迟量可以实现斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优化, 从而提高系统的测量稳定性及可靠性。

为解决反射式全光纤电流传感器中引入全反射镜而产生的反射损耗及与光纤匹配困难等问题, 设计了一种利用非线性光环路镜作为反射元件的全光纤电流传感器, 推导出了光偏振态的斯托克斯矢量与电流的关系式, 提出了高速偏振态检测方法。在加载0～200A的50Hz工频交流电的条件下进行了实验, 测试结果与理论预测吻合, 显示出了较高的测量精确性, 证明了该传感结构与实验方案的可行性。

全光纤高速偏振态测量, 尤其是模拟信号的偏振态高速测量在光纤通信和光纤传感等领域中有着重要应用。在深入研究光电探测器放大电路的基础上, 搭建了基于光纤偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)以及模拟光电探测器的全光纤高速偏振态测量系统。用搭建的系统对0~50 MHz模拟信号的偏振态进行了测量, 并与商用偏振分析仪进行了误差比较。实验表明, 此偏振态测量系统可实现速率0~50 MHz模拟信号Stokes参量的准确测量, 显示在邦加球上的测量误差半径在0.03以下, 与商用偏振分析仪处于同一量级。系统重复性良好, 且可测模拟信号的速率远超目前商用偏振分析仪, 为许多待测光为模拟信号的光纤传感系统提供了有效的测量手段。

对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了理论分析,提出了将各路信号平方后相加的信号处理方式,使之能实现单元及阵列的实时消偏振衰落信号检测.通过理论计算,可以使干涉信号幅度波动小于4.7dB,并得出三路检偏是分集检测的最简取值的结论,通过信号处理电路,能够在信噪比略有降低的情况下消除偏振衰落的影响,实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落,并设计了用于阵列的分集检测的实现方式.

对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了新的理论分析,提出了将各路信号平方后相加的信号处理方式,使之能实现单元及阵列的实时消偏振衰落信号检测。计算了这一信号处理方式可能引起的幅度最大波动,并得出三路检偏是分集检测的一个合适取值的结论。根据理论分析,在马赫-陈德尔干涉仪上进行实验研究取得了较好结果,并设计了用于阵列的分集检测实现方式。

对光纤干涉仪输入偏振态的反馈控制机理进行了新的理论分析和研究,得出了反馈控制系统的反馈信号,分析了光纤偏振控制器电压初始值要求和该反馈控制系统可能存在的稳定点,并建立了反馈控制模型。分析结果与文献中的实验现象一致。

针对低双折射光纤双束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落，提出了一种新型的光纤传感器结构。通过在双束干涉仪的一臂中加入适当的对光波偏振态的高频三角波或正弦波调制，可以在干涉信号可见度略有降低的情况下消除偏振衰落的影响，实现偏振无关的干涉型光纤传感器。