光学电流传感头内线性双折射.ppt

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1、光学电流传感头内线性双折射对系统灵敏度影响的理论分析报告人：刘晓瑜论文概要光学电流传感器简介论题意义研究系统的数学工具理论研究计算机仿真结论一、光学电流传感器简介光学电流传感器（OCS）是指那些利用光学技术直接或间接地对电流换能或测量，从而实现对电流传感的装置。（1）传统电流互感器的缺点易爆炸大故障电流导致铁芯磁饱和铁磁共振效应以及滞后效应输出端开路导致高压体积大、重量大、价格昂贵精度限于3%易受电磁干扰影响（2）OCS的优越性测量频带宽动态范围大绝缘性能好无开路导致高压的危险不含铁芯，没有铁磁共振、磁饱和、滞后现象不含油，没有爆炸危险受电磁干扰影响小体积小、

2、重量轻、结构简单（3）OCS的分类全光纤型光学电流传感器光学玻璃电流传感器混合式光学电流传感器其它类型（4）利用Faraday效应的OCS的工作原理线偏光在与其传播方向平行的磁场H作用下，偏振面将旋转一定的角度二、选题意义光学电流传感器中，克服线性双折射的影响，是其实用化必须解决的关键问题之一。理论意义=>对于光学玻璃OCS设计给出具有指导意义的一般性理论公式实际意义=>指导光学玻璃OCS技术开发与工程设计三、研究偏振系统的数学工具为描述光学系统中发生的物理过程，琼斯于1941年提出了用一个二元复数矢量来描述一束光的偏振状态，以及用22矩阵描述光学器件的方法，即

3、琼斯矢量法。此法可简单地处理光路中的光学元件数量很多的情形。四、理论研究（1）系统光路LED:发光二极管；D1、D2：PIN光检测器；Jp：电矢的平行分量；Js：电矢的垂直分量；Uout：输出电压（2）系统的琼斯矩阵描述归一化的入射光的琼斯矩阵表达式：传感头各臂的传输矩阵：其中：传感头各反射面的反射矩阵（反射相移不计）:（3）理论研究结果理想情况（无双折射）输出电压表达式非理想情况（考虑双折射）输出电压表达式五、计算机仿真结果六、结论光学玻璃传感头中存在的线性双折射不仅影响输出曲线的斜率（系统灵敏度），同时也会影响曲线的截距（输出的直流分量），并决定了起偏角对输

4、出曲线截距影响的程度；曲线的截距（输出直流分量）则随起偏角改变呈正弦样变化。因此，在光学玻璃电流传感器工程设计中，应采取必要的技术措施，尽可能地减小玻璃传感头内的线性双折射,并将预偏角设定为45度。附：已投寄出的学术论文[1]王政平，李庆波，刘晓瑜等.线性双折射对光学电流传感器输出特性影响的理论分析.《光子学报》[2]WangZP,LiQB,LiuXY,etal.Effectsofthelinearbirefringenceupontheperformanceofanopticalcurrentsensor.《Optics&LaserTechnology》