磁致伸缩光纤弱磁场传感器技术

利用磁致伸缩效应设计的光纤相位干涉型直流弱磁场传感器具有灵敏度高、结构简单、体积小、制作方便等优点,能满足磁探测、磁引信的对磁场传感的要求,在弱磁场测量方面也存在着广泛的应用。磁致伸缩光纤弱磁场传感器通常采用Mach—Zehnder干涉仪原理制作,传感器的传感臂和参考臂由两单模光纤组成,传感臂的光纤上粘合一段磁致伸缩材料作为传感头,当被测静态磁场与交变调制磁场共同作用于传感头时,磁致伸缩材料所产生的纵向应变将导致光纤中的光相位变化,利用相位检测装置就可得出被测磁场的大小。本文综述了磁致伸缩光纤弱磁场传感器技术的发展过程,介绍了传感器系统以及其传感原理和工作原理,指出了目前还存在的问题。     

宽带集成光波导电场传感器

传统的电磁波接收装置是各种各样的天线,新型集成宽带集成光波导电场传感系统有激光器、保偏光纤、电场传感器、普通光纤、光探测器组成。电场传感器是整个系统的核心器件,它是一种利用光波导技     

小型化快响应软X射线探测器研究

研制了用于探测脉宽为亚纳秒级软X射线脉冲的小型化X射线探测器,对该类结构的X射线探测器的响应时间参数进行了理论分析与计算。根据理论分析与计算结果,采用基于有限元法的电磁场仿真软件HFSS10.0对该探测器的探测二极管进行了电磁场建模与仿真,并根据传输线理论对传输超宽带信号的同轴输出通路进行了优化设计,采用超薄高介电强度薄膜构成大存储电容的新方式,解决了设计该类高速探测器中存在的大存储电容与耐高压的技术难题。在神光Ⅲ原型激光装置上对该探测器进行了实验考核。实验结果表明,探测器的响应时间可达51ps。此外,还对设计该类高速响应探测器时某些物理学方面的考虑进行了讨论。     

聚合物波导折射率渐变型Spot-size converter设计

围绕光致折射率变化聚甲基苯基硅烷高分子光波导，设计了新型的折射率渐变型Spot-size converter，可有效改善光纤与光波导的端面耦合效率．BPM仿真计算显示，耦合效率由78％提高到91％，为器件制备提供了理论依据．     

一种新型低损耗1×4光分路器的设计

对新型低损耗大角度Y分支波导进行了详细的设计和优化,并用有限差分光束传播法对Y分支结构进行了验证。仿真结果表明新型的Y分支波导在大分支角度时具有非常小的损耗。最后,设计了由三个Y分支级联所构成的新型1?光分路器,仿真结果表明其具有损耗小,结构简单,且极大地减小了器件长度,有利于器件的进一步集成。     

三种静磁模与导波光的非共线衍射作用

根据任意倾斜偏置磁场情形下的磁光耦合模理论,分析了传统磁化时磁光薄膜波导中静磁正向体波、静磁反向体波和静磁表面波等3种静磁模对导波光的非共线衍射作用．给出了用静磁波复振幅表示的导波光衍射效率公式,理论计算与实验结果一致,所得结论可为磁光Bragg器件的优化设计以及它在磁光信息处理中的应用分析提供理论基础。     

电力电缆护套环流磁光效应传感器仿真设计

对电力电缆护套环流进行监测在电力电缆的安全稳定运行方面有着重要作用。为此,提出了一种基于法拉第磁光效应的光纤传感器,该传感器通过检测电流所引起的周围磁场的变化来测量电力电缆护套环流。根据光纤传感器原理设计了环型、双螺线管型、U型螺线管型3种磁光效应传感器传感头结构,采用ANSYS仿真软件对其进行磁场仿真研究。结果表明:闭合环路积分结果近似相等,导线和光路之间的相对位置改变并不影响检测结果。双螺线管型与U形螺线管型的法拉第旋转角远大于环型,设计的螺线管型与U形螺线管型传感头相较于环型传感头的灵敏度大大提高。     

磁致伸缩位移传感器Fe57Ni43波导丝的磁电特性研究

磁致伸缩位移传感器(MDS)波导丝的相关特性直接决定了其工程应用的精确性和可靠性。针对目前MDS波导丝的磁电特性鲜有报道,以Fe57Ni43波导丝为例,结合Fe57Ni43的材料特性,一方面利用有限元仿真软件(ANSYS)建立波导丝的有限元模型对其磁场特性进行了研究;另一方面,通过构建基于数字信号处理(DSP)的电子信息系统对波导丝回波电信号特性进行了分析。最终,从磁电特性的角度为Fe57Ni43波导丝应用于磁致伸缩位移传感器提供了理论依据。     

光调制散射器在近场测试中的应用

给出以互易原理为基础的光调制散射器测量法的理论推导,采用光电二极管光导开关作为散射器中间部分的光调制单元,设计出了实用的光调制散射器微波测量系统。并利用光调制散射器测量开口波导轴线的近场分布结果,与HFSS仿真结果比较具有良好的一致性。     

宽带集成光波导放大器的结构设计

对带薄膜滤波器宽带集成光波导放大器的结构进行了设计,并对单程、双程与多程三种放大器结构加以比较,单程结构的特点是结构简单、制作方便,不足之处是增益不高;双程结构特点是器件的整体增益较高但制作不方便,将两者优点结合得到多程波导放大器结构,分析表明多程宽带集成光波导放大器结构是一种较理想的结构。     

弯曲光波导的本地场理论

本文从弯曲光波导的本地正交弯曲坐标系出发,展开MaxweII方程组,并借助于函数变换和普通小参数展开法导出了在o(1/R)近似下的弯曲光波导的修正场本地方程及修正传播常数。以圆光纤为例,讨论了一阶近似本地场形式及基模场在最大值处的场位移。与一些文献作以比较,我们的计算与数值方法相一致。本理论的特点是利用相应直波导的已知场来构造弯曲光波导的本地场,故本理论适应于分析任意截面,亦满足于在弱导条件下的弯曲光波导。     

LiNbO_3光波导输出光场分布的测量

介绍了用二维扫描振镜测量LiNbO3光波导输出光场分布的方法。分析了影响测量准确性与空间分辨率的因素。同CCD摄像法比较，该方法具有更广的波长适应性。     

LiNbO_3光波调制器的优化设计

在分析了外加电场对 LiNbO_3光波导导模作用的基础上,将外加信号引起的相移分解为理想相移和归一化相移,从而建立了一种对光波导调制器横向尺寸和纵向结构进行优化设计的新方法,并以共面波导强度调制器为例,给出了四组优化设计结果。     

有限磁场下等离子体填充的波纹波导中波传播理论

给出了有限磁场下波在等离子体填充的波纹波导中传播的分析理论。推导出作为普遍严格公式的场分量的弗洛奎展式、本征值表达式以及色散方程。在某些特定情况下，详细讨论了波传输功率和耦合系数，这对于波纹结构的进一步研究非常有用。同时给出了初步的数值计算。其结果表明外加磁场的场强对波传播的色散特性有很大的影响从而影响了这类器件的性能。     

任意偏置磁场中微波静磁波传播特性

研究了任意倾斜的直流偏置磁场作用下磁光薄膜中激发的微波静磁波传播规律,为下一步分析基于静磁波的磁光Bragg器件衍射性能提供基础。计算了YIG薄膜中传播的静磁正向体波特性,结果表明:在倾斜偏置磁场中沿不同方向激发的静磁波具有不同的辐射阻抗,这与垂直磁化情形明显不同;适当倾斜偏置磁场可降低静磁波的插入损耗,从而可增强静磁波对导波光的衍射效应。     

介质波导中非均匀性多散射的T矩阵公式

采用广泛应用于波散射分析的Ｔ矩阵方法，研究了介质波导中导波与多个非均匀性的相互作用问题。原理上讲，文中的分析适用于任意结构的介质波导和任意形状的非均匀性。当介质波导为单模圆柱光纤时，给出了由多个非均匀性所引起的ＨＥ＿（１１）模传输和反射系数的解析表达式，这些表达式为数值上研究非均匀性对光纤传输特性的影响提供了理论依据。     

AMC用于传输、辐射及散射问题的研究进展

介绍了人工磁导体用于波导传输、天线辐射和隐身材料的研究进展。通过金属导体和人工磁导体构造虚拟电/磁壁,设计了新型的平行板波导;利用人工磁导体作反射板,可实现低剖面天线系统的设计,并且通过改变极化依赖型人工地板上偶极子的取向,能够获得圆极化辐射特性;通过在人工磁导体上加载合适的电阻,可设计超薄的雷达吸波材料;利用人工磁导体反射相位特性,可设计低RCS的反射屏。     

量子阱光电子开关器件(二)

量子阱半导体器件是一种基于量子电子学原理的新型光电子器件。它具有体积小、速度快、功耗低等优点,并且由于它能够与逻辑电路元件混合集成,在解决高复杂度集成电路的高速互连方面具有巨大的实际应用价值。基于这一原理实现的光调制器和开关等光电子器件,可以制成波导,也可制成二堆并行阵列器件。目前,光逻辑和存贮器件阵列的集成规模已达2048个单元,其中所有的单元都可利用自由空间光(free-space optics)进行外部访问。本文概述了量子阱半导体器件的运行机理及其发展前景。     

非线性因素对远场涡流探头特性的影响

采用线性和非线性有限元方法对带磁路和磁电组合屏蔽的远场涡流探头的信号──距离特性进行了计算机模拟，给出探头的信号──距离特性曲线。结果表明：铁磁材料的非线性因素导致激励电流密度与二次穿透区的位置直接相关联。     

介质波导中非均匀性散射的T矩阵方法

采用广泛应用于波散射分析的T矩阵方法,研究了介质波导中导波与非均匀性的相互作用问题。原理上讲,文中的分析适用于任意结构的介质波导和任意形状的非均匀性。当介质波导为单模圆柱光纤而非均匀性为球形时,得到的HE_11模传输和反射系数的解析表达式与文献中应用体积分方程法所得到的结果完全一致。