专利名称：交流磁光调制大角度检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种交流磁光调制大角度检测装置及方法，属于光电检测、光电传感 和光信息处理的技术领域。
背景技术：
磁光学是一门古老而又经久不衰的学科，其在光学检测及光电传感领域的应用越 来越广泛；其中应用最多的是法拉第磁光效应，包括电流传感器、磁场传感器、磁光调制器、 磁光隔离器、磁光环行器等[1]遍及光检测、光传感、光通信等多个光学领域。
目前，磁光交流调制技术在角度检测、电流传感等领域应用广泛。在角度检测领 域，主要是把交流磁光调制技术作为一种信号检测手段来检测微小旋光角的变化，检测精 度可以达到10_4度[2]，但在该领域内一般不需要较大的交流调制角幅度。在电流传感领域， 常利用交流磁光调制技术来检测高压电流的大小D]，由于高压电流产生的磁场较大，因此 对高维尔德常数的磁光材料很容易产生大于η/2甚至超过2 π的交流调制角度，而目前还 没有相应的检测技术可以检测大于η/2乃至大于2 π的这种大交流调制角度。这就严重 限制了高维尔德常数的磁光材料在该领域的应用，而高维尔德常数的磁光材料在电流传感 检测灵敏度方面大大优于维尔德常数很小的逆磁性磁光玻璃。因此将高维尔德常数的磁光 材料应用于高压电流传感领域可以大大提高电流检测灵敏度，而能否应用就取决于能否检 测交流磁光调制所产生的大于η/2的大角度。本文采用频谱分析的方法，实现了对大于 JI /2的这种交流磁光调制大角度进行检测，该技术将在交流磁光调制大角度检测以及高压 电流传感等相关领域获得较好的应用。
本发明基于交流磁光调制及频谱分析的原理，首次提出利用频谱分析的方法实现 了对大于η/2的交流磁光调制大角度进行检测，角度检测范围理论上没有上限，解决了交 流磁光调制大角度检测的难题和增强了检测的便捷性。该专利成果的发明可以很好的应用 于高压电流传感、磁场检测、磁光材料维尔德常数检测等领域，有效拓展了交流磁光调制的 应用范围。
参考文献
[1]刘公强，乐志强，沈德芳等.磁光学[Μ].上海上海科学技术出版社，2001 36，192 229
[2]钱小陵，常悦.磁光调制技术在光偏振微小旋转角精密测量中的应用[J].首 都师范大学学报(自然科学版)，2001，22(1) :46 49
[3]刘公强，朱莲根，卫邦达等.动态法拉第效应及其损耗机制[J].物理学报， 1997，46 (3) :604 611
[4]魏彦玉，宫玉彬，王文祥.任意阶复宗量贝塞尔函数的数值计算[J].电子科技 大学学报，1998，27 O) :171 176。发明内容
技术问题本发明的目的在于提出一种交流磁光调制大角度检测装置及方法，解 决对大于η/2的交流磁光调制大角度检测问题。
技术方案本发明的交流磁光调制大角度检测方法所用装置如

图1所示。图中光 源发出的光线经过起偏器变为平面偏振光后入射至交流磁光调制器。交流磁光调制器由内 置磁光介质的通电螺线管组成，螺线管通以交流电i = io Sin Ot用以产生交变磁场，磁 光介质是高维尔德常数的磁光材料，可以产生大于η/2的大交流磁光调制角度。经过交流 磁光调制器后的光信号入射至检偏器，检偏器的偏振方向与起偏器垂直，通过检偏器后的 光强由光电探测器接收，光电探测器将得到的光强信号输入至频谱分析仪，频谱分析仪用 于分析并显示光强信号中各个频谱分量及其幅值。
交流磁光调制器3通以交流电i = i0 sin ω t作为调制信号，从而螺线管内产生 交变磁场H = Htl sin ω t，通过起偏器2后的线偏振光在交变磁场的作用下产生的旋转角 为(θ Q为交流磁光调制角度):
θ = θ 0 sin cot(1)
设经过起偏器2后的入射光强为Itl，则根据马吕斯定律，接收光强为
I = I0Sin2 θ = I0Sin2 ( θ 0sin ω t)(2)
由公式(2)相对光强为
权利要求
1.一种交流磁光调制大角度检测装置，其特征在于该检测装置包括顺序且同轴线设置 的激光或准直光源(1)、起偏器( 、交流磁光调制器C3)、检偏器(4)、光电探测器( 、频谱 分析仪(6)；其中，交流磁光调制器(3)由内置磁光介质的通电螺线管组成，磁光介质为高 维尔德常数，使得交流磁光调制角度大于η/2，通电螺线管通以交流电i = ipincot用以 产生交变磁场；检偏器(4)和起偏器( 偏振方向互相垂直。
2.一种如权利要求1所述的交流磁光调制大角度检测装置的检测方法，其特征在于检 测步骤如下1).激光或准直光源(1)发出的光线经过起偏器( 变为线偏振光，该线偏振光入射至 交流磁光调制器(3)，之后再入射至检偏器0)，检偏器(4)的透振方向与起偏器( 垂直， 光电探测器(5)用于接收光强，频谱分析仪(6)用于分析显示光强信号的频谱结构；2).给交流磁光调制器C3)通以交流电用以产生交变磁场，实现交流磁光调制；3).由频谱分析仪显示光电探测器接收的光强信号频谱结构，不同的交流磁光调制角 度对应不同的频谱结构，角度越大，频谱越宽，且在频谱结构图的高频端边缘区，各频谱分 量的幅度值随频率的增加呈单调下降趋势，称该部分区域为“单调下降区域”；4)在频谱结构图中的“单调下降区域”中读取各频谱分量的幅度值；5)在频谱分量幅度随调制角度变化关系图中找到与“单调下降区域”中各频谱分量对 应的频谱分量，每个频谱分量的幅度值与调制角度都有一定的对应的关系，从而可以根据 已读取的各频谱分量的幅度值最终唯一的确定调制角度。
全文摘要
本发明基于交流磁光调制及频谱分析的原理，首次提出利用频谱分析的方法实现了对大于π/2的交流磁光调制大角度进行检测，解决了交流磁光调制大角度检测的难题和增强了检测的便捷性。具体检测步骤如下1)搭建如图所示的检测光路；2)给交流磁光调制器3通以交流电实现交流磁光调制；3)由频谱分析仪显示光电探测器接收的光强信号频谱结构；4)在频谱结构图中的“单调下降区域”中读取各频谱分量的幅度值。5)在图2中找到与“单调下降区域”中各频谱分量对应的频谱分量，从而可以根据已读取的各频谱分量的幅度值最终唯一的确定调制角度。
文档编号G01R19/00GK102032880SQ20101054796
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者梁忠诚, 沈骁 申请人:南京邮电大学