准互易数字闭环铌酸锂光波导交变电场/电压传感器

摘要

本发明是一种准互易数字闭环铌酸锂光波导交变电场/电压传感器，包括光源、环形器、起偏器、相位调制器、保偏延时光纤、测量光路、补偿光路、光电二极管、信号处理及光源驱动电路和信号输出与控制接口。起偏器与相位调制器之间的保偏光纤偏振轴以45°对轴熔接，测量光路的铌酸锂直波导传感单元与补偿光路的补偿光纤以90°对轴耦合。参与干涉的两正交偏振模式往返两次通过光路时发生模式互换，且经过相同的光程，构成光纤传导和波导传感的准互易反射式光路。本发明利用铌酸锂晶体的泡克尔斯电光效应对光相位进行调制，实现电场/电压测量，具有较高的灵敏度和测量精度，能有效地分离出被测电压的交直流分量，减少光路空间，易于大规模生产。

主权项

一种准互易数字闭环铌酸锂光波导交变电场/电压传感器，其特征在于，包括：光源、环形器、起偏器、相位调制器、保偏延时光纤、测量光路、补偿光路、光电二极管、信号处理及光源驱动电路和信号输出与控制接口；其中，测量光路包括法拉第旋光器、测量光路光纤和铌酸锂直波导传感单元；补偿光路包括补偿光纤和反射镜；在实际测量中，测量光路与补偿光路置于被测电场中；光源发出的偏振光经环形器到达起偏器，经起偏器后变为线偏振光；起偏器和相位调制器之间的保偏光纤偏振轴以45°对轴熔接或起偏器的保偏光纤偏振轴以45°直接与相位调制器对轴耦合，之后线偏振光均分为具有两个正交偏振模式的光信号，经相位调制器对光信号的相位进行调制后，光信号的两正交偏振模式分别沿保偏延时光纤的快慢轴传输后进入法拉第旋光器，经法拉第旋光器，光信号的两正交偏振模式分别旋转45°，再经测量光路光纤入射到铌酸锂直波导传感单元，经铌酸锂直波导传感单元后入射到补偿光纤，铌酸锂直波导传感单元与补偿光纤偏振轴以90°对轴耦合，光信号沿补偿光纤传输后由反射镜反射回来，反射回来的光信号再次通过铌酸锂直波导传感单元，经测量光路光纤再次经过法拉第旋光器，光信号的两正交偏振模式同时再次旋转45°，光信号的两正交偏振模式发射互换，互换之后光信号的两正交偏振模式依次经保偏延时光纤和相位调制器后，在起偏器处发生干涉，生成的干涉信号通过环形器传输到光电二极管进行光电转换，转换的电信号输入信号处理及光源驱动电路；信号处理及光源驱动电路对输入的电信号进行处理，将处理结果通过信号输出与控制接口输出；起偏器与相位调制器之间、相位调制器与保偏延时光纤之间以及保偏延时光纤与测量光路之间，所采用的光纤为保偏光纤，保偏延时光纤、测量光路光纤和补偿光纤也为保偏光纤。