本文關鍵詞：鈮酸鋰光波導正弦波電場傳感器的研究

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【摘要】：復雜的電磁環(huán)境中精確的測量電場在實際應用中越來越重要,光學傳感器相對于傳統(tǒng)電學傳感器具有抗電磁干擾,體積小,帶寬大等優(yōu)點,在電場測量領域具有更多的適用性。本文以集成光學基本原理為基礎,設計并制作了鈮酸鋰光波導電場傳感器,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),進行了電場探頭的校準或測試,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電場傳感器為核心的電場傳感系統(tǒng),對傳感器相關的背景和理論內容進行了梳理。由于鈮酸鋰光波導易受外界因素的干擾,采用反饋方式對傳感器的工作點進行控制,對控制原理和結構進行了說明。2)根據測量要求,結合電光調制器調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構進行分析。針對低頻電場傳感器的電極結構,分析了電極厚度、間距等參數對有效折射率neff的影響,施瓦茲變換將有厚度的電極轉化為零厚度的電極,精確了數值分析,分別優(yōu)化了電極的各個部分,結合仿真結果綜合考慮后,得出了電極結構的尺寸。針對高頻電場傳感器的電極結構,采用與錐形天線類似的電極結構,改變結構參數進行仿真分析,通過比較仿真結果得出了滿足測量要求的電極結構尺寸。3)將傳感系統(tǒng)制作成樣機,用以測量正弦波電場,并進行了相關的測試。基于仿真結果制作完成傳感器后,將波長調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),對傳感器進行了頻率響應、線性動態(tài)等測試,低頻電場傳感器進行了10kHz～200kHz范圍內的頻率響應測試,高頻電場傳感器進行了200 kHz～12 GHz范圍內的頻率響應測試,測量結果表明系統(tǒng)的頻響較為平坦,可探測到12 GHz的電場信號。低量程電場傳感器進行了0.1 V/m～240V/m范圍內的線性動態(tài)測試,高量程電場傳感器進行了1 V/m～240 V/m范圍內的線性動態(tài)測試,傳感器的線性動態(tài)較好。4)利用結構類似的高頻電場傳感器,集成了納秒脈沖電場測量系統(tǒng),對納秒脈沖信號進行了測量。測量結果表明傳感系統(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,并進行了實驗,實驗結果表明,在光電探測模塊前加入EDFA可以減小系統(tǒng)噪聲,增大信號幅度,進而減小了最小可探測場的大小。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN252;TP212

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