偏振主轴色散—— 一种度量偏振模色散的新方法

首次在保持线偏振不变的前提下，将偏振主轴的概念推广到任意光波导，证明了损耗与偏振无关的任意折射率分布的单模光纤中，存在两正交的偏振主轴。首次引出了偏振主轴色散的概念，它可以作一种新的表征偏振模色散的度量方法，给出了偏振主轴色散的公式及它与长度的关系。偏振主轴色散与偏振主态色散相比，具有易于分解与合成、不需求出偏振态对频率的导数、较接近实测结果等优点。

分焦平面偏振图像传感器偏振主轴方向的标定

分焦平面偏振图像传感器的偏振主轴方向对后续使用斯托克斯矢量进行偏振参数解算的结果准确性有重要影响。为了标定该类型传感器,提出一种基于测量分焦平面偏振图像传感器中各偏振主轴方向像素输出平均值所拟合曲线相位差的方法,并对该方法进行了仿真与实际测试。控制照射到传感器表面的线偏振光,按照设定步长旋转若干周期,传感器同时拍摄图片。选定图片的感兴趣区域,并对该区域内同偏振主轴方向的像素值求平均,获得各偏振主轴方向像素平均值随旋转角度变化的序列。使用傅里叶级数拟合法对各序列进行拟合,获得像素输出值随旋转角度变化的表达式。选定一个偏振主轴方向为基准方向,其他偏振主轴方向为该方向表达式与基准方向表达式的相位差。实际测试结果表明:标定值与名义值相差不超过0.1°。该方法的标定精度高、可操作性好,能够较好地完成分焦平面偏振图像传感器偏振主轴方向的标定任务。

基于五点特征值的匹配型保偏光纤定轴新方法

匹配型保偏光纤偏振主轴的精确定位是制作保偏耦合器的关键。由于这类光纤两应力区与包层在普通显微镜中的侧视成像特征不明显,不容易直接定轴。为了实现匹配型保偏光纤的自动对轴,提出了一种利用与光纤方位角关系更敏感的五点特征量的定轴方法。实测表明此方法较透镜效应侧视法曲线特征更明显,更易于实现偏振主轴的定位,并且提高了测量精度。

保偏光纤自动化定轴方法研究

以保偏光纤自动化定轴设备研制为目标,通过理论分析及仿真结果对偏振主轴检测方法(POL)在不同像平面上的光强分布特性进行了研究,提出了基于五点特征的改进POL方法,并建立了POL特征随观测平面位置变化的规律。通过在对轴平台上的实验,验证了本文的仿真结果及改进方法。结果表明该方法比传统采用中心光强检测的POL方法具有更高的精度及分辨率,适合应用于自动化对轴设备。

保偏光纤应力传感特性的理论分析

对保偏光纤应力传感器中应力方向对于拍长、双折射主轴、串音以及偏振态演化等特性进行了理论分析。从光弹效应和弹性力学理论出发,推导出同时存在几何双折射、内应力以及外应力情况下的折射率分布,并采用等效阶跃光纤近似法,理论分析和数值仿真了横向应力的方向对于保偏光纤拍长、偏振主轴方向、偏振耦合强度(串音)以及输出偏振态演化的影响。仿真结果表明:1外应力的大小和方向对保偏光纤的拍长都将产生影响,在靠近慢轴上施加压力会减少双折射,增大拍长;靠近快轴上施加压力会增大双折射,减小拍长。2外应力方向与快慢轴不重合时,随着应力的逐步增大,保偏光纤新的双折射轴逐步向外应力方向靠近。3输出偏振态在邦加球上的演化轨迹类似于长短轴逐步增大的椭圆,其周期与应力方向直接相关。利用这一现象,可以通过测量输出偏振态的演化轨迹同时测量出外应力的大小和方向。

单模光纤折射率分布对偏振模色散的影响

利用将任意非圆性等效为椭圆的方法分析和计算了单模光纤中包层和芯层折射率分布不同心导致的偏振模色散 ,得到了两个偏振模式的传输常数差Δβ和偏振模色散Δτ与偏心比、入射光的波长、芯层半径、相对折射率差的关系曲线 ,为实践中尽量减小单模光纤的偏振模色散提供理论上的指导。与椭圆度引起的偏振模色散相比 ,不同心引起的偏振模色散具有相同的数量级。

大型H型垂直轴风电机组排布方式

为提高垂直轴风电机组的出力效果和使用寿命,对1.5 MW大型H型垂直轴风力机,以最大力矩系数和最小变异系数为研究目标,通过FLUENT软件研究反向旋转的双风机和三风机的排布方式对其气动载荷的影响,并提出采用变异系数衡量主轴偏振效应。结果表明最佳的双风机排布间距为Y_(r)=1.3D,最佳旋转方向为CFR;紧密排布条件下三风机最佳排布间距为X_(r)=(1.8~2)D和Y_(r)=1.6D,最佳旋转方向为CW3;双风机排布增大了叶片内外表面压差,其平均力矩系数相比单风机的最大提高了5.9%,变异系数降低了19.26%;三风机排布形成峡谷效应增大了下游风机的来流风速,其平均力矩系数相比单风机最大提高了5.53%,变异系数最小增大了1.27%,且后排风机排布在前排风机的中垂线上可获得最佳的增益效果。

任意坐标系下非圆正规光波导的一般解及应用

给出了任意坐标系下非圆正规光纤随传输距离z指数变化的一般解 ,它具有exp{i( β +ΔβV)z}E0 (x ,y)的形式 ,而V是由主轴偏角θ惟一确定的矩阵 ,称为主轴矩阵 .还给出了相应的亥姆霍兹方程 ,并应用于研究有微小变形的二层弱导非圆光纤 ,和解释光纤纵向不均匀性对双折射的抑制效应 .