本文關(guān)鍵詞：鈮酸鋰光波導(dǎo)正弦波電場傳感器的研究

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【摘要】：復(fù)雜的電磁環(huán)境中精確的測量電場在實(shí)際應(yīng)用中越來越重要,光學(xué)傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)電學(xué)傳感器具有抗電磁干擾,體積小,帶寬大等優(yōu)點(diǎn),在電場測量領(lǐng)域具有更多的適用性。本文以集成光學(xué)基本原理為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)并制作了鈮酸鋰光波導(dǎo)電場傳感器,分別搭建了正弦波電場傳感系統(tǒng)和納秒脈沖電場傳感系統(tǒng),進(jìn)行了電場探頭的校準(zhǔn)或測試,給出了提高納秒脈沖電場傳感系統(tǒng)性能的方案。1)介紹了鈮酸鋰光波導(dǎo)電場傳感器為核心的電場傳感系統(tǒng),對(duì)傳感器相關(guān)的背景和理論內(nèi)容進(jìn)行了梳理。由于鈮酸鋰光波導(dǎo)易受外界因素的干擾,采用反饋方式對(duì)傳感器的工作點(diǎn)進(jìn)行控制,對(duì)控制原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。2)根據(jù)測量要求,結(jié)合電光調(diào)制器調(diào)制原理和偶極子天線理論,分別就低頻電場和高頻電場傳感器的電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。針對(duì)低頻電場傳感器的電極結(jié)構(gòu),分析了電極厚度、間距等參數(shù)對(duì)有效折射率neff的影響,施瓦茲變換將有厚度的電極轉(zhuǎn)化為零厚度的電極,精確了數(shù)值分析,分別優(yōu)化了電極的各個(gè)部分,結(jié)合仿真結(jié)果綜合考慮后,得出了電極結(jié)構(gòu)的尺寸。針對(duì)高頻電場傳感器的電極結(jié)構(gòu),采用與錐形天線類似的電極結(jié)構(gòu),改變結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行仿真分析,通過比較仿真結(jié)果得出了滿足測量要求的電極結(jié)構(gòu)尺寸。3)將傳感系統(tǒng)制作成樣機(jī),用以測量正弦波電場,并進(jìn)行了相關(guān)的測試。基于仿真結(jié)果制作完成傳感器后,將波長調(diào)諧模塊加入到傳感系統(tǒng)中,搭建了本論文使用的電場傳感系統(tǒng),對(duì)傳感器進(jìn)行了頻率響應(yīng)、線性動(dòng)態(tài)等測試,低頻電場傳感器進(jìn)行了10kHz～200kHz范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)測試,高頻電場傳感器進(jìn)行了200 kHz～12 GHz范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)測試,測量結(jié)果表明系統(tǒng)的頻響較為平坦,可探測到12 GHz的電場信號(hào)。低量程電場傳感器進(jìn)行了0.1 V/m～240V/m范圍內(nèi)的線性動(dòng)態(tài)測試,高量程電場傳感器進(jìn)行了1 V/m～240 V/m范圍內(nèi)的線性動(dòng)態(tài)測試,傳感器的線性動(dòng)態(tài)較好。4)利用結(jié)構(gòu)類似的高頻電場傳感器,集成了納秒脈沖電場測量系統(tǒng),對(duì)納秒脈沖信號(hào)進(jìn)行了測量。測量結(jié)果表明傳感系統(tǒng)可以很好的還原源電場的信息,為了減小傳感系統(tǒng)的最小可探測場,提出了使用EDFA的方案,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在光電探測模塊前加入EDFA可以減小系統(tǒng)噪聲,增大信號(hào)幅度,進(jìn)而減小了最小可探測場的大小。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN252;TP212

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