[發明專利]一種用于溫度補償的四分之一波片的制作方法

有效

• 申請號: 201811342255.0
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN111175968B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 王鍇;馮喆;向強;韓銳凡;楊懌
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B5/30;G01R15/24
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 孫成林

1.一種用于溫度補償的四分之一波片的制作方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)光纖電流互感器數學模型建立；

(2)橢圓芯光纖相位延遲量測量；

(3)四分之一波片制作工藝；

所述的步驟(1)包括，

四分之一波片的瓊斯矩陣可以表示為公式1的形式

其中，θ為保偏光纖1與橢圓芯光纖2的夾角，δ為橢圓芯光纖2的相位延遲，α0為橢圓芯光纖2與Spun光纖3的夾角，

Spun光纖敏感環的瓊斯矩陣可分別表示為公式2的形式

在公式2中，參量γ的表達式如公式3所示

在公式2和公式3中，η＝π/LLB,ξ＝2π/p，v＝NVI/d，設LLB為Spun光纖3的本征線偏振拍長，p為Spun光纖3旋轉周期的長度，d為Spun光纖3的長度，V為Spun光纖3的維爾德常數，N為環繞電流導線的Spun光纖3的圈數，I為導線中通過的電流；

所述的步驟(2)包括

橢圓芯光纖2的相位延遲δ與橢圓芯光纖的長度L的關系可以表示為

δ＝Δn·L (3)

其中，Δn為橢圓芯光纖2的雙折射系數，相位延遲δ與橢圓芯光纖2長度L成比例關系，通過控制橢圓芯光纖2的長度L，即可以控制橢圓芯光纖2的相位延遲δ；

所述的步驟(3)包括，

根據光纖電流互感器系統的數學模型，在確定橢圓芯光纖2與Spun光纖(3)對軸熔接角度α0的情況下，計算得到實現光纖電流互感器系統的溫度補償的橢圓芯光纖2的相位延遲量δ補，根據公式4和橢圓芯光纖2的相位延遲量的測量流程，通過改變橢圓芯光纖2的長度L補至測得的偏振消光比為PER補，即可以確定可以實現光纖電流互感器系統溫度補償的橢圓芯光纖2的長度L補；

所述的步驟(3)包括，全光纖四分之一波片制作工藝，具體包括：

a)將保偏光纖1與寬譜光源6的保偏尾纖7置于熔接機內，設置熔接機熔接程序為保偏光纖0°自動對軸熔接模式，將保偏光纖1與保偏尾纖7進行0°對軸熔接9；

b)將保偏光纖1與橢圓芯光纖2置于熔接機內，將橢圓芯光纖2另一端接入偏振消光比測試儀10，利用馬達驅動旋轉橢圓芯光纖2角度，保偏光纖1保持靜止，將偏振消光比調整至0dB，即此時保偏光纖1與橢圓芯光纖2對軸角度為45°，進行45°對軸熔接4；

c)將保偏光纖1、45°對軸熔點4和橢圓芯光纖2從熔接機中取出，把橢圓芯光纖2置于切割裝置11上，根據橢圓芯光纖2的相位延遲δ的測試結果，在45°對軸熔點4一側選取特定長度L補，進行橢圓芯光纖2端面平切；

d)將平切后的橢圓芯光纖2置于熔接機內，并將Spun光纖3置于熔接機內，根據選取的特定長度L補，將Spun光纖3慢軸方向調整至與保偏光纖1慢軸方向呈特定角度α0，進行對軸熔接5；

e)將熔點9斷開，將保偏光纖1與延遲光纖8置于熔接機內，設置熔接機熔接程序為保偏光纖0°自動對軸熔接模式，將保偏光纖1與延遲光纖8進行0°對軸熔接12。

2.如權利要求1所述的一種用于溫度補償的四分之一波片的制作方法，其特征在于：所述的步驟(2)還包括，四分之一波片所用橢圓芯光纖2的相位延遲量的測量流程，具體包括：

a)將保偏光纖1與寬譜光源6的保偏尾纖7置于熔接機內，設置熔接機熔接程序為保偏光纖0°自動對軸熔接模式，將保偏光纖1與保偏尾纖7進行0°對軸熔接9；

b)將保偏光纖1與橢圓芯光纖2置于熔接機內，將橢圓芯光纖2另一端接入偏振消光比測試儀10，利用馬達驅動旋轉橢圓芯光纖2角度，保偏光纖1保持靜止，將偏振消光比調整至0dB，即此時保偏光纖1與橢圓芯光纖2對軸角度為45°，進行45°對軸熔接4；

c)將保偏光纖1、45°對軸熔點4和橢圓芯光纖2從熔接機中取出，把橢圓芯光纖2置于切割裝置11上，在45°對軸熔點4一側選取特定長度L，進行橢圓芯光纖2端面平切；

d)將平切后的橢圓芯光纖2接入偏振消光比測試儀10,記錄偏振消光比測試結果；

e)重復步驟(a)～(d)五次，將測得的五組偏振消光比求平均值；

根據公式4可知，偏振消光比PER與橢圓芯光纖2的相位延遲δ的關系可以表示為

通過將測得的五組偏振消光比的平均值代入公式，即可得到橢圓芯光纖2的相位延遲δ。

3.如權利要求1所述的一種用于溫度補償的四分之一波片的制作方法，其特征在于：所述的步驟(3)包括，將制作好的四分之一波片進行封裝并置于溫箱內，在3℃/min的變溫速率下進行-40℃～+70℃的溫度循環，溫度從低溫到高溫再到低溫為一個循環，共運行30個循環，結束后將四分之一波片靜置24小時再使用。