1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学量子信息交叉中心，湖南 长沙 410073
核磁共振陀螺中内嵌磁力仪性能的优化对提高陀螺的灵敏度具有重要意义，其中探测光频率的选取十分重要。为了研究探测光频率对内嵌磁力仪的影响，建立了探测光频率与磁力仪信号关系的理论模型，得到了探测光频率对磁力仪信号影响的优化策略。仿真分析和实验结果表明，在合适的气室温度(120 ℃)条件下选择约－17 GHz的探测光D1线频率失谐量，可使信号强度相对于极小值优化约三个量级。通过引入超精细结构修正，解释了实验D1线正负频响应不对称以及中心频率附近局部极值的现象，证明了理论模型的可靠性。研究结果为探测光最优频率的选取提供了指导。
量子光学 核磁共振陀螺 内嵌磁力仪 法拉第磁致旋光效应 探测光频率 中国激光
2022, 49(21): 2112001
厦门大学物理科学与技术学院, 福建 厦门 361005
从Maxwell方程组出发,将与旋光效应相关的二阶非线性电极化作为线性电极化的微扰项,并结合角谱表示理论,以傍轴高斯光束作为入射光场,研究了光束在具有自然旋光性的Bi12SiO20晶体中的传播问题,并分别采用Minkowski和Abraham两种形式的光动量,得出Bi12SiO20晶体中的光动量及角动量表达式。结果表明,旋光性的存在使得晶体中的Minkowski动量和Abraham动量的比值不再是晶体折射率的平方。采用Minkowski角动量密度形式,可以发现,光场与晶体之间的角动量会发生耦合,虽然光场自身的角动量不守恒,但光场和晶体的总角动量守恒。
物理光学 晶体光学 旋光效应 光动量 角动量 激光与光电子学进展
2019, 56(13): 132601
岭南师范学院物理科学与技术学院， 广东 湛江 524048
葡萄糖浓度是溶液的主要参量之一。根据葡萄糖溶液的旋光效应，结合电机调制检偏器，通过双光路同步检测，测量两路调制信号的相位差从而得到待测葡萄糖溶液的浓度。实验结果表明：对于浓度范围为0%~50%(质量分数)的葡萄糖溶液，测量最大相对误差约为6.48%。本设计解决了旋光角度测量受机械转动装置限制的问题，测量装置具有结构简单、测量快捷、抗干扰性强等优点。
测量 葡萄糖浓度 旋光效应 激光 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061203
1 河南师范大学 物理与电子信息工程, 河南 新乡 453007
2 河南省红外光电子科学与技术重点实验室培育基地, 河南 新乡 453007
针对目前运用光电探测器技术测量旋光角精确度偏低的问题,在原有的旋光仪的基础上运用磁光调制偏振光对仪器进行优化设计。该设计可使光电探测器测量的信号分成三种成分。采用TMS320F2812 DSP芯片,先对光电探测器的输出信号进行A/D处理。运用两个Butterworth滤波器将信号中的基频信号和倍频信号分离出来。分别求两个信号的平均功率进一步换算处理,从而得到精确的旋光角度值。实验结果分析,此系统测量角度可低至0.001°,测量溶液浓度可低至2 mg/ml以下。降低了仪器对光电探测器的精度要求,提高了角度测量的精度。
旋光效应 磁光调制 Matlab-Simulink仿真 数字信号处理 Rotation effect Magneto optical modulation Matlab-Simulink simulation DSP
西安工业大学光电工程学院， 陕西 西安 710032
针对制冷型红外探测器需要制冷、造价昂贵、体积庞大、读出电路复杂并且不能在常温下工作等缺点，基于液晶的旋光理论和热光性质，研究了一种新型非制冷光学读出红外探测技术。通过设计相应的光路测试了螺旋状液晶的温度旋光特性，实验结果显示在 20～42℃温度范围内，光强随温度变化显著。利用螺旋状液晶这种敏感的温度效应搭建了一套液晶非制冷红外探测系统，该系统不需要制冷器，结构简单，可以在常温下工作、能够实现光学读出。
螺旋状液晶 旋光效应 热光效应 非制冷 红外探测系统 helical LCD optical rotation thermo-optic uncooled infrared detection technology
1 军械工程学院 纳米技术与微系统实验室, 河北 石家庄 050003
2 军械工程学院 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
3 中国人民解放军61651部队, 北京 100094
针对目前激光主动探测技术对军队光电装备造成的探测威胁,在不改变光电装备光学结构以及有限牺牲光电装备光学性能的前提下,实现其猫眼光学窗口的“隐身”。首先,基于磁致旋光晶体的法拉第效应,设计了加载于光电装备光学窗口前端的隐身装置。然后通过数值仿真和实验方法,从磁光晶体的性能、隐身装置消光比、隐身装置对像质的影响三个方面对该设计的可行性进行了分析。仿真及其实验结果表明:当磁光晶体能实现良好的消光效果,且加装隐身装置的光学窗口对像质影响很小。基于磁致旋光效应的隐身设计能够满足战场环境对军用装备的性能要求,且其消光比和对像质的影响程度能使光电装备在不影响正常工作的前提下有效实现隐身。
“猫眼”效应 激光主动探测 光电装备隐身 磁致旋光效应 “cat′s eye”effect laser active detection stealth of photo-electric equipments magneto-optical rotation effect
根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式，通过数值模拟计算，研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明，磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响，低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加，而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内，磁流体偏振光透过率随其液态介电常量εliquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μd/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.
磁流体 几何遮蔽效应 法拉第旋光效应 光学透过率 光子器件 Magnetic fluid Geometric shadowing effect Faraday effect Light transmittance Photonic devices
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100191
提出并实验研究了利用石英晶体自身特性产生光学偏置的线性电光调制器。利用某些电光晶体的自然旋光性和自然双折射，并合理设计晶体尺寸及其晶轴与光传播方向之间的夹角，可以提供所需要的光学偏置以实现大动态范围的线性电光调制。对于兼有电光和电致旋光效应的晶体，例如石英晶体，应考虑综合利用这两种效应对电光调制的贡献。实验研究了一块石英晶体的电光强度调制特性，在27 V~4.5 kV工频调制电压范围内，调制输出信号与调制电压之间的线性相关系数大于0.9999。
光学器件 电光效应 电致旋光效应 光学偏置 电光调制
用溶胶-凝胶法制备了Fe-Al2O3铁磁金属-非磁绝缘体基体薄膜。实验结果表明, 当Fe与Al2O3的质量比为1∶1, 热处理温度为420℃时, 所制备的薄膜具有最大的磁致旋光(Faraday)效应, 测得的费尔德(Verdet)常数V=(6.8×104)°/(T·cm)。通过分析, 得出了Fe-Al2O3薄膜巨磁Faraday旋光效应主要是由光、磁场与薄膜相互作用产生剧烈塞曼(Zeeman)分裂引起的。对影响薄膜Faraday旋光效应的各种主要因素进行了讨论。
巨磁Faraday旋光效应 溶胶-凝胶技术 Fe-Al2O3薄膜 giant magneto-optical Faraday effect sol-gel techniques Fe-Al2O3 films
