用于高压电器温度监测的FBG传感系统

根据光纤光栅的反射光波长对温度变化敏感的特性,提出了用于高压电器温度监测的布拉格光纤光栅(fiber B ragg grating,FBG)传感系统。该系统由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。系统能实现对多点进行温度实时测量。对高压开关柜进行了现场测试,测量误差在±0.3℃以内。

高压开关柜内接头温度在线监测系统的设计

采用光纤光栅作为温度传感器,提出了测量高压开关柜内接头温度的在线监测系统。该系统主要由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的光栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。系统能实现对多个开关柜内接点进行温度实时测量,并具有温度预警功能。对高压开关柜内接头温度进行了现场测试,测量误差在0.2℃以内。通过通信接口技术,系统能与电力控制中心连接,实现对高压开关柜内接头温度的远程实时在线监控。

a-SITFT对TFT-AMLCD光学特性的影响

分析非晶硅晶体管 (a- Si TFT)的电学特性与薄膜晶体管 -有源矩阵液晶显示 (FTF-AMLCD)光学特性的内在联系。讨论加在 a- Si TFT源极上的驱动电压、a- Si TFT的寄生电容和阵列结构对 TFT-

向列相液晶缺陷光子晶体可调谐滤波器的研究

在一维光子晶体中引入向列相液晶作为缺陷层,用电场改变液晶分子的取向,形成光子晶体可调谐滤波器。用传输矩阵法研究了液晶缺陷光子晶体的可调谐滤波特性,模拟计算了电压和液晶材料参数对滤波器透射谱的影响。结果表明,改变电压能容易改变光子晶体滤波器透射峰的位置、强度、个数和带宽,表现出很好的调谐滤波功能。

一种新型的高压电器温度在线测量系统

基于螺旋形液晶填充光子晶体光纤的温度传感特性,提出一种新型的高压电器温度传感器系统。该传感器系统由宽带光源、螺旋形液晶、光子晶体光纤、光纤F-P腔(Fabry-Perot cavity)滤波器、信号处理放大电路等组成。将螺旋形液晶封装在光子晶体光纤的纤芯空气孔中,利用光子晶体光纤对温度和弯曲不敏感特性以及螺旋形液晶的螺距对温度变化非常敏感的特性,传感器的选择反射光波长依赖于温度的变化,采用光纤F-P腔滤波器解调出光波长的变化,利用反射波长与温度之间的关系,实现温度的测量。测量系统选用合适液晶,可以得到不同的温度测量范围,能对高压电器温度进行在线检测,测量精度可以达到±0.1℃以内,并具有本征安全、高精度、高电绝缘和抗电磁干扰、对应变和环境光变化不敏感以及与普通传输光纤兼容性好等优点。

铁电液晶缺陷光子晶体调谐滤波器的设计

将铁电液晶作为缺陷层引入一维光子晶体中,用电场改变液晶分子的取向,形成光子晶体快速可调谐滤波器.用传输矩阵法研究了铁电液晶缺陷光子晶体的可调谐滤波特性,计算了电压和液晶材料参量对滤波器透射谱的影响.结果表明:改变电压能容易改变光子晶体滤波器透射峰的位置、强度、个数和带宽,实现良好的调谐滤波功能.

PDLC膜电学特性的研究

采用球形液晶微滴均匀分布在聚合物中的物理模型， 导出了PDLC膜的介电常数和电场强度的表达式， 得到液晶微滴内的电场为均匀电场且方向与外加电场方向一致。 讨论了材料的平均介电常数和电导率、 外加电场的频率以及液晶微滴的体积比对液晶微滴内电场的影响。

液晶光阀光电导层光吸收系数的研究

用化学气相沉积法制备了液晶光阀中光电导层———非晶硅薄膜,从实验中得出最佳制备工艺的参数取值。给出了用包络线法测量非晶硅薄膜光吸收系数的原理,测量了样品的光吸收系数随波长的变化规律。得到样品在最佳工艺条件下的光吸收系数高于1×103cm-1。

平板型光子晶体液晶微谐振腔的温度特性

在二维光子晶体薄板的中心空气孔中填充厚度与光波长相当的液晶材料,形成平板型光子晶体液晶微谐振腔结构。用时域有限差分法研究了液晶微谐振腔的温度特性,并用Matlab编程进行了数值计算。计算结果表明,由于液晶折射率是温度的函数以及微腔对光波传输的约束,当温度升高时微谐振腔的透射峰波长向长波长方向移动,透射峰半高宽度减小,品质因子增大,谐振波长和品质因子随填充因子与平板厚度的变化曲线向增大方向移动,接近液晶相变点时微腔的温度特性变化更迅速。平板型光子晶体液晶微谐振腔的温度特性,为可调光子晶体器件的设计提供了理论基础。

向列相液晶双折射特性的研究

考虑包含偶极子相互作用及其关联的分子相互作用势，用统计物理方法讨论了向列相液晶的双折射随波长、温度和偶极关联因子的变化。结果表明，向列相液晶双折射随波长红移和温度升高而减小，而偶极关联因子越大的液晶，双折射越大。

温度补偿型电调谐液晶光学滤波器的设计

根据液晶双折射随电场和温度的变化规律,设计了温度补偿型电调谐液晶光学滤波器,提出在滤波器电极上镀有一层电阻热敏薄膜来消除温度变化对电控滤波器透射光谱的影响,并推导出温度补偿膜的电阻温度系数的近似表达式。结果表明,温度补偿膜的电阻温度系数主要取决于液晶双折射随温度和电压的变化特性、工作电压以及等效电阻,当工作电压略高于临界电压、温度远离相变点时近似与温度成线性关系,典型取值为0.05K-1。

新型光子晶体调谐滤波器的研究

提出了一种在光子晶体中引入液晶缺陷层的光子晶体调谐滤波器。用传输矩阵法给出了含液晶层时光子晶体的光谱透过率公式,对电压和液晶材料参数对调谐滤波器透射谱的影响进行了数值计算。结果表明,改变电压时光子晶体滤波器的透射峰波长和带宽作周期性变化,在适当电压作用下光子晶体具有多通道滤波功能,而液晶的厚度和固有双折射的改变几乎不能实现光子晶体滤波器的调谐作用。

基于光子晶体光纤F-P腔的高压电器温度传感器系统

基于光子晶体光纤F-P的窄带滤波特性和液晶折射率对温度变化敏感特性,提出了一种用于高压电器温度测量的温度传感器系统。该系统主要由液晶填充的光子晶体光纤F-P腔传感器、光纤F-P滤波器、放大电路和显示模块组成。将向列型液晶填充在光子晶体光纤F-P腔内,温度变化引起最大反射光强点波长的变化,采用光纤F-P腔滤波器解调出光波长的变化,并利用液晶折射率与温度之间的关系,经过数据处理,实现温度的实时测量。系统具有本征安全、高精度、高电绝缘和抗电磁干扰等优点,特别适合于高压电器的温度在线检测。与W ZPB-1型标准铂电阻温度计的对比实验结果表明,测温区间在25℃~90℃时,该系统的测量精度优于±0.1℃。

液晶光阀中的高反射介质镜的研究

讨论了液晶光阀中的高反射介质镜的介质膜最大层数 ,由 3个不同中心波长的 1 /4波堆叠加形成的介质镜结构和各膜层的厚度。导出了这种叠加结构介质镜的反射率公式。计算和测量了反射率随入射光波长、入射角、介质膜层数及其折射率的变化。

硼轻掺杂对a-Si∶H光电导层性能影响的研究

用等离子体增强化学气相沉积法制备了厚为 1μm左右的B轻掺杂a Si∶H光电导层 ,得到了a Si∶H的暗电导率与淀积工艺参数和B掺杂比关系的实验曲线 ,利用该曲线确定了最佳工艺参数和最佳掺杂比。测量了最佳参数下淀积的a Si∶H薄膜的电学和光学性能及其受掺杂比的影响。结果表明 ,当B掺杂比增大时 ,a Si∶H的暗电导率先减小后增大 ,并可发生几个数量级的变化。光电导率减小 ,折射率略有降低 ,线性吸收系数显著增大 ,光学带隙减小。测量的数据表明 ,我们制备的B轻掺杂a Si∶H光电导层满足投影机用液晶光阀的要求。

一维液晶缺陷光子晶体温度传感器的研究

基于液晶折射率对温度变化敏感特性,设计了一维液晶缺陷光子晶体温度传感器。用传输矩阵法研究了传感器的温度特性,并进行了模拟计算。设计了温度传感器实验测量系统,测量结果与理论值符合。结果表明,当温度升高时,液晶排列沿平行介质表面的传感器,缺陷峰波长向长波长方向漂移,缺陷模透射峰的宽度减小,而液晶排列沿介质表面法向的传感器变化情况则反之;传感器的温度灵敏度大于普通材料缺陷的光子晶体,与液晶材料和温度有关,在温度接近液晶相变点时迅速增大;传感器缺陷峰波长漂移与温度成非线性关系。

光纤瓦斯传感系统的研制

利用光电检测理论和波分复用技术,研制出安全型光纤瓦斯传感器。系统传感头利用CH4气体在1.331μm处的谐波吸收谱工作。系统采用双波长差分吸收的工作方式,其参考波长为1.27μm,消除了非光吸收的其他散射和微扰等影响。由微机用软件控制12位A/D/A转换卡进行数据采集与处理,系统分辨率达0.001%,实现了实时显示。该系统不仅能对瓦斯气体进行准确检测,而且由于采用了光学测量的方式,所以既安全又可靠,不仅可以应用于煤矿矿井内的瓦斯气体含量的实时测量,还可以实现远程监控。

一维光子晶体液晶微谐振腔的温度特性

在光子晶体中引入液晶缺陷,形成一维光子晶体液晶微谐振腔。用传输矩阵法研究了这种微谐振腔的温度特性,用E1液晶微谐振腔进行了模拟数值计算。计算结果表明,液晶微谐振腔的特性与温度和液晶分子排列密切相关;对于液晶排列沿平行介质表面的微谐振腔,当温度升高时缺陷峰波长向长波长方向漂移,半高宽度增大,品质因子减小;而液晶排列沿介质表面法向的微谐振腔的温度变化情况则相反;温度灵敏度和透射峰高度均随温度升高而增大。温度特性为非线性关系,并随温度接近液晶相变点而变化迅速,与现有的各向同性材料微谐振腔的温度特性不同。

基于液晶填充的带隙型光子晶体光纤的滤波特性

在实芯光子晶体光纤的周期排列的空气孔包层中,填充高折射率液晶介质,使其形成光子带隙。由于填充后低折射率的纤芯周围分布着高折射率液晶棒,光子晶体光纤的横向因布拉格反射而形成了许多传输带,呈现多通道滤波特性。基于光子带隙理论,利用平面波展开法对填充液晶前后光子晶体光纤传导机制的转变进行了探讨,研究了填充液晶对光子晶体光纤滤波性能的影响。结果表明,当电场增大时,滤波通道中心向长波方向移动,滤波通道带宽增大;而对于相同的外加电场,随着液晶折射率的逐渐增大,滤波特性与电场增大情况类似,光子带隙开始向长波方向漂移,同时带隙的宽度也逐渐变大。

静电场对向列相液晶的影响

用统计物理的方法讨论了外加静电场对向列相液晶的影响。结果表明，电场诱导的向列相取向序参量、双折射和向列相—各向同性相的相变温度的改变是场强的偶函数，在电场较弱时与场强平方成正比。