[發明專利]高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統

在審

• 申請號: 201710377994.2
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107238745A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 于長秋;錢正洪;白茹;朱華辰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R23/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

1.高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：該系統包括激光器(1)、隔離器(2)、衰減器(3)、電光調制器(4)、偏振控制器(5)、光纖錐(6)、內含磁致伸縮介質(8)的諧振腔(7)、盒子(11)、探測器(12)、穩頻系統(13)和譜儀(14)；

所述的磁致伸縮介質(8)通過膠水固定在諧振腔(7)內，激光器(1)的發射端與隔離器(2)的輸入端連接，隔離器(2)的輸出端與衰減器(3)的輸入端連接，衰減器(3)的輸出端與電光調制器(4)的輸入端連接，電光調制器(4)的輸出端與光纖錐(6)輸入端之間的光纖上設置有偏振控制器(5)；光纖錐(6)中的光場通過倏逝波耦合的方式進入諧振腔(7)，在諧振腔(7)內形成回音壁模式，腔內光場經光纖錐(6)耦合輸出至探測器(12)的接收端；所述的光纖錐(6)、內含磁致伸縮介質(8)的諧振腔(7)、線圈(9)設置在盒子(11)內；

探測器(12)輸出的信號進入穩頻系統(13)，穩頻系統(13)輸出反饋電壓將激光器(1)的輸出波長鎖定在諧振腔(7)的諧振波長上；同時，探測器(12)輸出的交流信號送入譜儀(14)的接收端；傳感系統中激光器(1)、隔離器(2)、衰減器(3)、電光調制器(4)、偏振控制器(5)、光纖錐(6)、探測器(12)之間的連接均采用光纖連接；電光調制器(4)與穩頻系統(13)、探測器(12)與穩頻系統(13)、穩頻系統(13)與激光器(1)、探測器(12)與譜儀(14)之間均使用兩端口通用的電學線纜連接；待測電流設置在磁致伸縮介質(8)內；待測電流的變化導致磁場發生形變，磁致伸縮介質(8)感受到的磁場發生形變，導致諧振腔(7)的腔長發生變化，因而譜儀(14)測得的功率譜強度發生變化，借此可解調輸入交變電流的強度和頻率；

所述的光纖錐的錐區部分的截面直徑小于輸入光波長，保證光場可以耦合進入諧振腔即可；

所述的諧振腔結構與光纖錐始終處于耦合狀態；

所述的諧振腔的外表面存在倏逝波。

2.根據權利要求1所述的高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：所述的待測電流由電流-磁場轉化裝置轉化為磁場，電流-磁場轉化裝置包括內含鐵芯的線圈(9)和導線(10)，內含鐵芯的線圈(9)設置在盒子(11)內，含鐵芯的線圈(9)通過導線與電源連接，電流變化導致線圈(9)產生的磁場發生變化。

3.根據權利要求2所述的高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：所述的線圈是電流感知單元，將感知的電流轉化為磁場。

4.根據權利要求1所述的高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：所述的諧振腔結構是磁場傳感單元，感知電流產生的磁場的變化。

5.根據權利要求1所述的高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：所述的激光器的波段選用通訊波段，與探測器的接收波段相匹配。

6.根據權利要求1所述的高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：所述的磁致伸縮介質為Terfenol-D或其它的在磁場作用下能夠伸縮的介質。

7.根據權利要求1所述的高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：所述的電光調制器的工作頻率為將激光器輸出波長鎖定在諧振腔的諧振波長處；所述的偏振控制器的偏振狀態要保證光學模式的光學品質因數最高；所述的衰減器要保證到達探測器的光強在探測器的工作范圍內；所述的穩頻系統要保證獲得滿足器件要求的穩頻效果；所述的譜儀的探測頻帶選擇覆蓋需探測的交變電流的頻帶。

8.根據權利要求1所述的高靈敏度柱狀回音壁模式光學諧振腔的交變電流傳感系統，其特征在于：諧振腔固定在盒子(11)內，利用光纖錐(6)將光耦合進入諧振腔內，在光纖錐與盒子(11)接觸位置滴入紫外固化膠，繼續調整光纖錐(6)的位置至最佳的耦合狀態，利用紫外燈照射使膠水固化，進而固定光纖錐的位置。