1 中国直升机设计研究所, 天津 300000
2 陆军驻景德镇地区航空军事代表室, 江西 景德镇 333000
振动性能是评价高精度直升机载光纤陀螺环境可靠性与性能稳定性的一个重要指标, 光源作为直升机载光纤惯导的源头部件, 需要保证其在振动条件下性能的稳定输出。针对光源平均波长随振动变化的问题, 从基本机理出发, 通过建立光路琼斯矩阵模型, 深入研究了光纤中传输光的偏振态与偏振相关损耗之间的关系, 在不增加光源系统复杂性的情况下提出了一种基于法拉第旋转镜的直升机载光纤惯导用抗振型光源, 并实验验证了其抗振动性能。实验表明, 提出的方案可以大大提高光源和光纤惯导振动条件下的稳定性, 特别是高频振动条件下(1000~2000 Hz), 光源的平均波长稳定性提高了6.8×10-6。
光纤陀螺 掺铒光纤光源 抗振型 法拉第旋转镜 平均波长 Fiber-Optic Gyroscope(FOG) erbium-doped fiber source vibration resistance Faraday rotating mirror mean wavelength
上海大学特种光纤与光接入网省部共建国家重点实验室培育基地，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
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。
测量 法拉第效应 磁光特性 法拉第旋转镜 费尔德常数 双折射
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.上海师范大学 化学与材料科学学院, 上海 200234
钇铁石榴石(Y3Fe5O12, YIG)材料因其优异的磁性能和磁光性能在微波通信、激光技术和光纤通讯等领域具有重要应用。离子掺杂是提高YIG材料磁光性能的有效途径之一, 本研究选择离子半径适配的Bi3+掺杂改性YIG陶瓷以提高材料的磁光性能。本工作采用固相法热压烧结制备BixY3-xFe5O12 (x=0、0.3、0.6、0.9)陶瓷, 并研究Bi3+掺杂对YIG陶瓷材料相结构、微观形貌、红外透过性、磁性能以及磁光性能的影响。结果表明: 陶瓷样品均呈石榴石立方相结构; 显微结构致密, Bi3+掺杂后晶粒尺寸不同程度增大; 样品红外透过率良好, 随Bi3+掺杂量增大而降低; 陶瓷样品的法拉第旋转角随Bi3+掺杂量增加呈线性变化, Bi3+掺杂量每增加1% (原子分数), 在波长1064 nm和1550 nm处变化量分别约为-49.0 (°)/cm和-30.2 (°)/cm。Bi0.6Y2.4Fe5O12陶瓷样品在1064 nm和1550 nm波长下法拉第旋转角分别达到-703.3 (°)/cm和-461.5 (°)/cm, 绝对值远高于未掺杂YIG陶瓷的277.6 (°)/cm和172.0 (°)/cm。由此可见, 掺杂适量Bi3+可以显著增强YIG陶瓷材料的磁光性能。
钇铁石榴石 磁光陶瓷 铋掺杂 红外透光率 法拉第旋转 yttrium iron garnet magneto-optical ceramics Bi-doped infrared transmittance Faraday rotation
1 北京电子科技职业学院 机电工程学院，北京 100176
2 北京邮电大学 理学院，北京 100876
针对验证光半波损失问题，文章提出了一种验证光半波损失的方案并进行了详细的理论推导和实验验证。该方案采用琼斯矩阵进行计算，分析了光场量子态的变化，计算了光在通过两种Sagnac干涉环后的出射情况，进而得到相位的π变化方案。该方案实验装置借助了由X型耦合器组成的Sagnac干涉环和附加偏振分束器与法拉第旋转镜组成的改进型Sagnac干涉环。实验结果表明，该方案结构简单，现象结果明显，得到的干涉对比度均达99%以上。
半波损失 Sagnac干涉环 琼斯矩阵 偏振分束器 法拉第旋转镜 half-wave loss Sagnac interferometer Jones matrix polarization beam splinter Faraday mirror
1 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
2 萍乡学院机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
3 赣南师范大学光电子材料与技术研究所, 江西 赣州 341000
应用4×4传输矩阵法数值分析线偏振光在一维磁光光子晶体中的传输特性。 首先推导了4×4传输矩阵, 然后数值计算线偏振光在一维磁光光子晶体中传输时的透射谱和法拉第旋转角,结果表明:当施加外磁场时, 由于磁光材料的磁光效应,线偏振光中的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在一维磁光光子晶体中传播时的透射谱 不再重合,导致透射谱发生分裂。最后计算透射光的电场强度x分量和y分量的振幅和相位,得到透射光的表达式和法拉第旋转角。
量子光学 磁光光子晶体 传输矩阵法 磁光效应 法拉第旋转角 quantum optics magneto-optical photonic crystals transfer matrix method magneto-optical effect Faraday rotation angle
1 上海大学光纤研究所, 上海 201800
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
为了降低传感光纤的线双折射对全光纤电流互感器测量准确度的影响, 将旋转高双折射(SHB)光纤作为互感器的传感光纤。根据琼斯矩阵, 建立了互感器数学模型。研究了平面镜和法拉第旋转镜对基于SHB光纤的反射干涉式互感器测量准确度的影响, 分析了SHB光纤的旋转比与互感器抗温度扰动能力之间的关系, 讨论了使用光纤1/4波片对基于SHB光纤的互感器进行误差补偿的方案。结果表明, 在平面镜式互感器中, 采用谐波相除法、闭环信号调制法可以消除SHB光纤的长度敏感性。当旋转比大于30时, 在-40~60 ℃温度范围内, 标度因数的变化小于0.2%。在相同条件下,法拉第旋转镜式互感器中SHB光纤所需的最小旋转比为3.4, 可见法拉第旋转镜提高了互感器的温度稳定性, 选择合适的1/4波片可以补偿由SHB光纤线双折射引起的互感器标度因数温度误差。
光纤光学 传感器 全光纤电流互感器 旋转高双折射光纤 法拉第旋转镜 信号调制 光纤波片 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 020601
山西大同大学固体物理研究所, 山西 大同 037009
利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构（磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中）的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中，分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明，无论是双透射峰还是单透射峰情况，局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场，都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外，分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况，此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。
材料 特异材料 光子晶体 法拉第旋转效应 磁光金属
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
基于线偏振光在充有被极化的铷原子的气室内传播时，在磁场的作用下会发生法拉第旋转这一现象，实现了一种基于法拉第旋转检测的铷原子矢量磁力仪。分析了它的工作原理，并测试了它对不同磁场的响应。测试结果表明，磁力仪灵敏度为1 pT/ Hz ，测量范围为±60 nT ，响应带宽为48 Hz。进一步研究了调制磁场和工作温度对铷原子磁力仪性能的影响，并提出了一些提高性能的方法。
原子与分子物理学 原子磁力仪 光极化 法拉第旋转 灵敏度
1 福州大学电气工程与自动化学院, 福建 福州 350116
2 福州大学物理与信息工程学院, 福建 福州 350116
介绍了一种基于晶体斜劈的偏振光法拉第旋转角的实时线性测量方法,并将该方法用于磁光薄膜温度特性的测量。相比于传统的偏振角度测量方法,晶体斜劈方法不仅不受光源功率波动影响,而且在测量过程中无需调节光学元件,可以实时测量。更重要的是用该方法可以实现任意法拉第旋转角的线性测量，偏振角度测量的相对精度可达到8.7×10-4。将该方法用于测试掺Tb离子的BiYIG磁光薄膜在不同温度下的Verdet常数,研究其温度特性。
测量 法拉第旋转角 实时线性测量 晶体斜劈
介绍了一种偏振无关的DSHI(延时自外差法),其光路系统是基于FRM(法拉第旋转镜)的Michelson干涉仪，并对其激光线宽测量原理和偏振无关的特性进行了理论分析。在此基础上分别对传统的M-Z(马赫－曾徳)型DSHI和偏振无关的Michelson型DSHI进行了偏振态稳定性测试和超窄(4.5 kHz)激光线宽测量比较，结果表明，具有高偏振态稳定性的Michelson型DSHI对激光线宽的测量精度更高，同时，用该高精度的Michelson型DSHI在理想的精度范围内成功完成了对另一台1.7 kHz超窄半导体激光器线宽的测量。
线宽测量 迈克尔逊干涉仪 法拉第旋转镜 延时自外差法 linewidth measurement Michelson interferometer FRM DSHI
