[發(fā)明專利]偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910194734.0 | 申請(qǐng)日： | 2019-03-14 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109752581A | 公開（公告）日： | 2019-05-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉澤;薛挺 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京交通大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01R15/24 | 分類號(hào)： | G01R15/24 |
| 代理公司： | 北京市商泰律師事務(wù)所 11255 | 代理人： | 黃曉軍 |
| 地址： | 100044 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 傳感光纖 波片 相位調(diào)制器 保偏光纖 偏振器 探測(cè)器 分束 檢偏 偏振光 全光纖電流互感器 閉環(huán) 寬帶光源 數(shù)字信號(hào) 線偏振光 偏振 控制電路檢測(cè) 右旋圓偏振光 法拉第效應(yīng) 反射鏡反射 光波偏振態(tài) 閉環(huán)反饋 電流產(chǎn)生 電流檢測(cè) 控制電路 輸出光波 大動(dòng)態(tài) 反射鏡 高穩(wěn)定 光功率 寬譜光 數(shù)字量 開環(huán) 左旋 磁場(chǎng) 分解 傳輸 反饋 | ||
1.一種偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，包括：寬帶光源、探測(cè)器、保偏光纖分束偏振器、相位調(diào)制器、λ/4波片、傳感光纖、反射鏡、探測(cè)器和控制電路；
所述的寬帶光源，用于發(fā)出寬譜光，將該寬譜光傳輸給保偏光纖分束偏振器；
所述的保偏光纖分束偏振器，用于將寬帶光源輸出光波的功率分束，并且實(shí)現(xiàn)起偏，該光波以45度角入射進(jìn)入相位調(diào)制器；將從相位調(diào)制器返回的光波檢偏，光功率分束，并且將入射到探測(cè)器的光功率實(shí)現(xiàn)二次檢偏，使得被檢偏光波的偏振消光比倍增；
所述的相位調(diào)制器，作為偏振方向旋轉(zhuǎn)開關(guān)，用于將接收到的光波的偏振方向通過外加電信號(hào)旋轉(zhuǎn)，將所輸出的偏振光經(jīng)過保偏光纖延遲線圈傳輸?shù)溅?4波片；
所述的λ/4波片，用于將接收到的偏振光分解為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光，將所述左旋圓偏振光和右旋圓偏振光傳輸給傳感光纖；
所述的傳感光纖，用于當(dāng)傳感光纖內(nèi)有電流流過時(shí)，則電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過法拉第效應(yīng)引起光波偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)，在傳感光纖的末端經(jīng)反射鏡反射的左旋圓偏振光和右旋圓偏振光經(jīng)過λ/4波片后，合成為線偏振光，所述線偏振光的偏振角度疊加了法拉第效應(yīng)的電流感生磁場(chǎng)引起的偏轉(zhuǎn)角度；所述線偏振光經(jīng)過相位調(diào)制器再次回到保偏光纖分束偏振器，該保偏光纖分束偏振器對(duì)所述線偏振光進(jìn)行檢偏處理；
所述的探測(cè)器，用于檢測(cè)所述保偏光纖分束偏振器檢偏處理后的線偏振光的光功率，將光功率轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，將電信號(hào)輸出給控制電路；
所述的控制電路，用于對(duì)所述探測(cè)器傳輸過來的電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣、數(shù)字濾波和解調(diào)處理，得到數(shù)字信號(hào)，將所述數(shù)字信號(hào)輸出；并將所述數(shù)字信號(hào)作為開環(huán)數(shù)字量反饋給所述相位調(diào)制器，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，當(dāng)所述寬帶光源為保偏光纖輸出的SLD光源時(shí)，SLD光源的輸出保偏尾纖與保偏光纖分束偏振器的輸入保偏尾纖為0度或者90度對(duì)準(zhǔn)，保偏光纖分束偏振器的起偏為單一偏振光；
當(dāng)所述寬帶光源為普通單模光纖輸出的SLD光源或者ASE光源，單模光纖與保偏光纖分束偏振器的輸入保偏尾纖的角度對(duì)準(zhǔn)方向不限，保偏光纖分束偏振器實(shí)現(xiàn)起偏功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，所述保偏光纖分束偏振器的保偏尾纖與所述相位調(diào)制器輸入端的保偏尾纖以45度角熔接，將所述相位調(diào)制器作為可調(diào)節(jié)光波偏振方向的λ/2波片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，所述相位調(diào)制器的輸出保偏尾纖與所述保偏光纖延遲線圈的保偏光纖的雙折射主軸0度角對(duì)準(zhǔn)熔接，所述保偏光纖延遲線圈的尾纖與λ/4波片的尾纖角度成45角，光波以45度角入射進(jìn)入λ/4波片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，當(dāng)傳感光纖環(huán)有電流流過時(shí)，在保偏光纖分束偏振器輸出的方波信號(hào)的每個(gè)半周期內(nèi)進(jìn)行采樣，將相鄰兩個(gè)半周期的采樣值相減得到光纖電流互感器的開環(huán)數(shù)字量，并將所述開環(huán)數(shù)字量反饋給所述相位調(diào)制器；
所述相位調(diào)制器根據(jù)所述開環(huán)數(shù)字量產(chǎn)生數(shù)字階梯波，所述數(shù)字階梯波與所述保偏光纖分束偏振器輸出的方波信號(hào)同步疊加，所述數(shù)字階梯波的持續(xù)時(shí)間等于光纖在保偏光纖延遲環(huán)中往返的傳輸時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，所述保偏光纖分束偏振器的偏振消光比高于60dB。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，所述相位調(diào)制器為鈮酸鋰相位調(diào)制器，該鈮酸鋰相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)光波偏振面π/2偏轉(zhuǎn)角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的偏振檢偏式閉環(huán)全光纖電流互感器，其特征在于，所述的方法還包括：
通過控制電路將電壓Vπ施加到用于偏振旋轉(zhuǎn)開關(guān)的相位調(diào)制器上，光波偏轉(zhuǎn)角以45度入射進(jìn)入相位調(diào)制器，通過改變相位調(diào)制器的電壓，改變光波的相位，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)相位調(diào)制器輸出的光波的偏振角度，使得所述相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)光波偏振方向的λ/2波片的功能；
實(shí)現(xiàn)光波偏振方向π弧度偏轉(zhuǎn)的電壓Vπ的計(jì)算公式如下：
由可得：
因此實(shí)現(xiàn)π/2弧度偏轉(zhuǎn)，需要施加的電壓Vπ/2為
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