1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
2 北京航空航天大学杭州创新研究院(余杭)，浙江 杭州 310023
在基于无自旋交换弛豫(SERF)的原子自旋惯性测量系统中，通过测量检测光的旋光角来实现角速率测量，检测系统的偏振误差作为直接干扰量耦合在输出信号中导致漂移，严重降低了惯性测量系统的长期稳定性。理论推导了检测系统中残余旋光角与输出信号的关系，定量分析了单位残余旋光角变化引起的SERF原子自旋惯性仪表的漂移指标变化，得到了偏振波动敏感系数。提出了一种基于偏振波动敏感系数优化的偏振误差抑制方法。调节检测激光波长，使系统工作在刻度系数最大值处，并降低原子气室温度，进行了实验验证。最后利用Allan方差对SERF原子自旋惯性测量装置的测试数据进行了漂移误差分析，零偏不稳定性由0.012 (°)/h降低至0.008 (°)/h，实现了偏振误差的抑制。
中国激光
2022, 49(19): 1904003
1 常州博瑞电力自动化设备有限公司，江苏 常州 213025
2 南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211100
针对传统有源电磁式互感器易饱和、稳定性与抗干扰能力差、安装受限等问题，本文基于Faraday磁光效应，设计了一种无源全光纤电流互感器，通过旋光角来测量被测电流；设计互感器以HB Spun光纤作为传感元件，无饱和现象，可用于大电流测量；利用光学互易回路，消除光路中温度、光纤缺陷等因素对旋光角测量的干扰；采用反射式光路将电场引起的旋光角放大4倍，实现小电流的精确测量；传感元件采用柔性传感光纤环结构，形状可变，适应复杂空间内电流的测量。对比了不同圈数的柔性光纤传感环与标准电流互感器的测量精度，结果表明，本文设计的光学互易回路可以消除温度对电流测量的影响，全光纤电流互感器在-5 ℃～70 ℃全温度范围内精度为0.5，可实现小电流的精确测量。
光学互易回路 温度 旋光角 小电流测量 柔性光纤传感环 optical reciprocity loop temperature optical rotation angle small current measurement flexible fiber sensing ring
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海200093
根据法拉第磁光效应和锁相基本原理,研究了经磁光调制后的偏振光通过旋光物质后的偏转情况,分析了透射光信号中的与调制频率相同的基频信号和二倍于调制频率的倍频信号。通过对基频幅值和倍频幅值进行比较,提出了一种测量旋光角度的计算方法,根据旋光角和磁偏角两者之间的关系,提出了一种用标准石英管来标定法拉第磁光效应中磁偏角大小的方法,并对其进行了实验研究,证明了这种测量方法的可行性。
锁相放大器 磁光调制 旋光角 磁偏角 lock-in amplifier magneto-optic modulation optical rotation angle magnetic declination
哈尔滨工程大学自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 150001
为提高光纤电流传感器的标度因数稳定性，从传感光纤与光纤1/4波片熔接时的方位角出发，研究了方位角的优化对光纤内线性双折射变化的抑制作用，指出了现有方位角优化方法中忽略的因素旋光角，并结合旋光角这一变量建立了更加精确的琼斯矩阵模型。仿真分析了在不同方位角与旋光角条件下，线性双折射对标度因数稳定性的影响。通过仿真结果的对比发现，在考虑旋光角之后，现有算法的方位角优化值误差较大；还发现在特定的旋光角条件下，线性双折射的变化对标度因数无影响。基于此提出了方位角与旋光角的综合优化方法，降低了对光纤制造工艺的要求，有效提高了系统标度因数的稳定性。
传感器 光纤传感器 法拉第效应 方位角 琼斯矩阵 旋光角
南京邮电大学 光电工程学院, 微流控光学技术研究中心, 南京 210003
根据法拉第效应的非互易性原理, 分析了磁旋光反射腔交流调制输出倍频信号相关的特性; 具体研究了倍频信号幅度及角度检测灵敏度与调制角幅度θ0和反射腔反射率R的关系。研究结果表明: 当调制角幅度较小时, 输出倍频信号幅度随反射率R的增加而增加, 最大值是正交调制法的18倍左右; 利用倍频信号检测角度的灵敏度与正交法相比也得到多倍提高, 且随反射率R的增加而增加。该技术提供了一种交流磁光调制微小角度的检测方法, 有望在相关领域获得较好地应用。
应用光学 旋光角检测 交流磁光调制 倍频信号 法拉第效应 applied optics optical rotation angle detection AC magneto-optical modulation double-frequency-signal Faraday Effect
南京邮电大学光电工程学院微流控光学技术研究中心, 江苏 南京 210003
微流控光学检测系统的微型化和集成化是微流控技术的发展趋势, 微量液体物质的旋光检测也是微流控光学技术的重要研究课题之一。分析了内含磁致旋光介质的旋光反射腔的偏光特性, 理论预言这种旋光反射腔具有旋光增强效应, 在此基础上提出了微量样品的旋光增强检测方法和器件设计原理。研究结果表明, 该方法可以在小光程限制条件下显著提高磁旋光介质的检测灵敏度。在不考虑样品吸收的情况下, 旋光增强法与普通消光法的检测灵敏度之比的极限约为78.5。该方法可以应用于微流控系统的旋光检测以及实现磁旋光仪器的小型化和微型化。
微流控光学技术 法拉第旋光效应 磁旋光增强 微小旋光角检测
1 宁波大学信息科学与工程学院,浙江,宁波,315211
2 宁波大学理学院,浙江,宁波,315211
为排除光源波动引起的干扰,设计了一种双光路法测量手性物质旋光角实验装置,通过对手性物质灰黄霉素溶液在不同时间下的旋光角的多次测量、比较,显示该装置具有较高的精度,较好的重复性和方便性.
双光路 手性物质 旋光角
首次利用S偏振光的反射保偏特性,采用三腔镜法使S偏振方向的光沿一个方向多次通过手性材料来增大旋光角度的新方法,可较精确地测量旋光性较弱的手性材料的旋光角,实验证实了理论设想.测量结果表明:在光路中放入手性材料后,S方向偏振光在三次循环的情况下,出射光仍几乎保持线偏振的状态,其旋光角度与其循环次数成正比关系.
手性材料 三腔镜 旋光角 chiral material trihedral reflector rotating light angel
搭建了磁光晶体的磁致偏振特性测试实验系统.利用此实验系统,在可调磁场下,对两种光通信用磁光晶体BiCaInVIG和GdYBiIG垂直入射与斜入射时旋光角的变化进行了测试.测试结果表明,该两类晶体均存在Faraday 效应的各向异性.
磁光晶体 旋光角 Faraday效应 斜入射
