为了解决随机线性双折射对光纤磁光特性测量的影响，采用旋转光纤（SF）结合法拉第旋转镜（FRM）的测量方法，研究了FRM对旋转光纤磁光特性测量的影响。首先，从理论方面研究旋转光纤与FRM的引入如何减小光纤中的随机线性双折射对磁光特性测量的影响，并搭建基于FRM的旋转光纤磁光特性测试系统。当光源波长为1310 nm时，FRM作用前的旋转光纤费尔德常数都比未旋转光纤的大，且旋转光纤的节距越短，费尔德常数越大。特别是旋转光纤的节距为1.0 mm时，其费尔德常数为0.8304 rad/（T·m），比未旋转光纤的费尔德常数［0.8029 rad/（T·m）］增大了约3.43%。当测试系统加入FRM后，不同光纤的费尔德常数测量值相较于未使用FRM的光纤费尔德常数测量值都有一定幅度的增大，尤其相比于节距为1.0 mm时的旋转光纤更进一步提高了7.50%，并且在FRM作用前后不同光纤费尔德常数测量值的均方差分别为0.99%和0.61%，说明FRM的引入提高了掺杂光纤费尔德常数的测量精度与稳定性。

提出了一种基于平面Y分支波导与法拉第旋镜的高灵敏度光纤电流传感器结构方案。利用两个法拉第旋镜与平面Y分支波导构成一个光纤反射腔,通过光在腔中的多次反射来增加待测电流导致的传感光纤中的法拉第相移,从而实现对微弱电流的测量。该结构方案中首次采用了平面Y分支光波导,从而可降低光路系统损耗,增加灵敏度,为微弱电流测量的工程化提供了一种可行的方法。

偏振诱导信号衰落现象的抑制是干涉型光纤传感系统的关键技术之一。针对法拉第旋光镜(FRM)法抑制偏振诱导信号衰落技术进行了具体深入的研究。使用琼斯矩阵法对FRM单模光纤迈克耳孙干涉仪进行了理论分析和数值仿真,得出当FRM旋转角度偏差不大于6°时,可视度保持在0.9以上;分析了工作波长变化对FRM单模光纤迈克耳孙干涉仪干涉性能的影响,当入射光波长处于FRM中心波长±71 nm范围内时,光纤干涉仪可视度达到0.9以上。实验结果表明,当入射光波长处于1495.4-1606.7 nm范围内时,可得到可视度接近于1的稳定信号输出,干涉性能优良。

针对无源光学电流互感器的线性双折射问题,用琼斯矩阵分析了双折射对系统输出的影响。分析了输出光退化成圆偏振情况下光学电流互感器仍能传感电流的现象,以及输出光保持线偏振条件下系统输出电压仍受线性双折射影响的现象。分析了入射光偏转角、入射光相移与初始线性双折射对光学电流互感器输出的联合影响。结果表明,当初始双折射存在的情况下,随着入射光相移的变化,系统输出相对偏差存在极小值,且极小值对应的入射光相移随着初始双折射值而单调递增。由此提出增加入射光相移来减小初始线性双折射对系统输出影响的方法。用计算机仿真了理论计算结果,实验验证了这种方法的可行性。对改进无源光学电流互感器的性能、开发实用光学电流互感器具有参考意义。

激光型光纤电流传感器输出的读数是频率之差。首先从理论上分析了无外加电流时频差在零频附近的漂动,分析了法拉第旋转镜(FRM)旋转角偏离90°引起的频率零漂,并指出这是零漂随温度变化的主要原因,提出了克服零漂的具体措施。实验证明了上述分析的正确性和这些措施的有效性,使这种光纤电流传感器在实用化道路上前进了关键的一步。