[發(fā)明專利]一種抑制壓電干擾的光波導(dǎo)雷電脈沖電場探測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711261665.8
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107748297B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙錄興;王磊;陸德堅;崔勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)公司;北京森馥科技股份有限公司;北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 郭一斐

1.一種抑制壓電干擾的光波導(dǎo)雷電脈沖電場探測裝置，其特征在于，所述裝置包括：可調(diào)諧激光器、光波導(dǎo)電場傳感器、光纖耦合器、光電探測器和控制模塊，

所述可調(diào)諧激光器，分別與所述光波導(dǎo)電場傳感器的輸入端和所述控制模塊的輸出端相連接，用于根據(jù)控制模塊的控制指令產(chǎn)生預(yù)設(shè)工作波長閾值的激光信號，并將所述激光信號發(fā)送至光波導(dǎo)電場傳感器；

所述光波導(dǎo)電場傳感器，與所述光纖耦合器的輸入端相連接，用于感應(yīng)待測區(qū)域的電場信號并輸出光信號至所述光纖耦合器；

所述光纖耦合器，分別與所述光電探測器和控制模塊的輸入端相連接，用于將所述光信號按預(yù)設(shè)比例分為第一信號和第二信號，并將所述第一信號和第二信號分別發(fā)送至所述光電探測器和控制模塊；

所述光電探測器，用于接收所述第一信號，并將所述第一信號轉(zhuǎn)換為待測電信號；

所述控制模塊，用于接收所述第二信號，并根據(jù)所述第二信號向所述可調(diào)諧激光器發(fā)出控制指令，控制所述可調(diào)諧激光器發(fā)出的激光信號的波長；

其中，所述光波導(dǎo)電場傳感器為等腰梯形結(jié)構(gòu)，包括：梯形的襯底、襯底表面上的Mach-Zehnder干涉儀、Mach-Zehnder干涉儀其中一臂上的電極；所述Mach-Zehnder干涉儀為非對稱式Mach-Zehnder干涉儀，所述非對稱式Mach-Zehnder干涉儀的兩臂分別為直波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)，所述直波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)的材料均為質(zhì)子交換的鈮酸鋰，且所述直波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)滿足預(yù)設(shè)長度差閾值，所述電極設(shè)計在直波導(dǎo)的兩側(cè)；所述預(yù)設(shè)長度差閾值的最小值為20μm；所述光波導(dǎo)電場傳感器采用對電場信號無影響的非金屬材料進行封裝；

其中，所述可調(diào)諧激光器、光纖耦合器、控制模塊和光電探測器位于屏蔽區(qū)域，光波導(dǎo)電場傳感器位于待測區(qū)域。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可調(diào)諧激光器能夠輸出覆蓋C波段可調(diào)諧功率，C波段的波長為1530-1565nm，調(diào)諧切換時間小于10ms，最大線寬為5MHz，工作溫度范圍-5℃～+75℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述梯形的襯底的材料為鈮酸鋰。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述可調(diào)諧激光器通過保偏光纖與所述光波導(dǎo)電場傳感器連接，所述光波導(dǎo)電場傳感器通過單模光纖與所述光纖耦合器相連接；所述光纖耦合器通過單模光纖分別與所述控制模塊和所述光電探測器相連接；所述控制模塊通過線纜與所述可調(diào)諧激光器相連接，所述控制模塊通過RS232與所述可調(diào)諧激光器進行通信。

5.一種使用如權(quán)利要求1所述的裝置探測電場的方法，其特征在于，所述方法包括：

可調(diào)諧激光器根據(jù)控制模塊的控制指令產(chǎn)生預(yù)設(shè)工作波長閾值的激光信號，并將所述激光信號發(fā)送至光波導(dǎo)電場傳感器；

光波導(dǎo)電場傳感器感應(yīng)待測區(qū)域的電場信號并輸出光信號至光纖耦合器；

光纖耦合器將所述光信號按預(yù)設(shè)比例分為第一信號和第二信號，并將所述第一信號和第二信號分別發(fā)送至光電探測器和控制模塊；

光電探測器接收所述第一信號，并將所述第一信號轉(zhuǎn)換為待測電信號；

控制模塊接收所述第二信號，并根據(jù)所述第二信號向所述可調(diào)諧激光器發(fā)出控制指令，控制所述可調(diào)諧激光器發(fā)出的激光信號的波長；

根據(jù)待測電信號和電場信號的線性關(guān)系計算電場信號；

其中，所述光波導(dǎo)電場傳感器為等腰梯形結(jié)構(gòu)，包括：梯形的襯底、襯底表面上的Mach-Zehnder干涉儀、Mach-Zehnder干涉儀其中一臂上的電極；所述Mach-Zehnder干涉儀為非對稱式Mach-Zehnder干涉儀，所述非對稱式Mach-Zehnder干涉儀的兩臂分別為直波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)，所述直波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)的材料均為質(zhì)子交換的鈮酸鋰，且所述直波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)滿足預(yù)設(shè)長度差閾值，所述電極設(shè)計在直波導(dǎo)的兩側(cè)；所述預(yù)設(shè)長度差閾值的最小值為20μm；所述光波導(dǎo)電場傳感器采用對電場信號無影響的非金屬材料進行封裝；

其中，所述可調(diào)諧激光器、光纖耦合器、控制模塊和光電探測器位于屏蔽區(qū)域，光波導(dǎo)電場傳感器位于待測區(qū)域。