[發明專利]全光纖電流互感器λ/4波片的制作優化方法

有效

• 申請號: 202110458772.X
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113176666B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王國臣;王永光;楊文龍;高偉;趙玉欣;高鴻澤;張亞;于飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B6/024;G02B6/255;G02B6/02;G01R15/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種全光纖電流互感器λ/4波片的制作優化方法，包括：在45°對軸熔接之前，先將波片光纖末端與一段單模跳線進行熔接，并將單模跳線插入偏振態檢測儀；然后進行λ/4波片的制作，先將延遲光纖環與波片光纖進行45°對軸熔接，并利用后端偏振態檢測儀對λ/4波片的制作進行實時監測，降低45°對軸熔接誤差；再利用一維位移臺、光纖卡頭、光纖切割刀和電子顯微鏡對熔接后的光纖進行長度截取，完成λ/4波片的制作。該制作優化方法利用熔接機手動旋轉馬達及偏振態檢測儀實時觀測，可有效減小45°對軸熔接誤差，同時將切割刀等儀器組合實現1/4拍長的精準截取，分辨率可達1μm，進一步促進了FOCT的應用。

技術領域

本發明涉及光纖電流傳感技術領域，特別涉及一種全光纖電流互感器λ/4波片的制作優化方法。

背景技術

λ/4波片作為光纖電流互感器(Fiber optic current transformer,FOCT)的關鍵器件之一，它的作用是將正交的線偏振光轉換為用于傳感的兩模式正交的圓偏振光，再利用法拉第旋光效應實現電流檢測，圓偏振光的質量會直接決定電流的檢測準確度，也就意味著λ/4波片的性能會極大地影響FOCT的精度。所以為有效提高FOCT的精度至滿足0.2S級(誤差低于0.2％)，在進行相關補償之前，必須優化λ/4波片的制作工藝來提升其性能。

目前，λ/4波片的制作工藝主要存在兩大誤差：一是波片光纖與輸入保偏光纖的45°對軸熔接誤差，二是λ/4波片的自身長度截取誤差。對于第一種誤差，一般利用保偏光纖熔接機的自動對軸來完成45°對軸熔接，對軸角度可以控制在45°±0.7°，這樣的結果導致波片的性能及FOCT精度都無法提升。對于第二種誤差，由于λ/4波片的長度為毫米級，且熔接點無法肉眼識別，若僅僅依靠微量位移臺無法精準截取1/4拍長，加上如光纖的擺放不平整等因素，使得長度截取更難控制。基于上述兩種誤差，使得波片的性能無法進一步提升，即使進行了相關補償，也限制了FOCT的精度無法達到0.2S級。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種全光纖電流互感器λ/4波片的制作優化方法，該方法降低了λ/4波片的45°對軸熔接誤差和長度截取誤差，提高了λ/4波片的性能及FOCT的精度。

為達到上述目的，本發明實施例提出了全光纖電流互感器λ/4波片的制作優化方法，包括以下步驟：步驟S101，將波片光纖的末端與單模跳線熔接，以將所述單模跳線插入偏振態檢測儀；步驟S102，將延遲光纖環的一端和所述波片光纖的首端分別用光纖夾具進行固定，放入熔接機中進行45°熔接，待完成初步自動對準后先暫停熔接操作；步驟S103，對所述熔接機的任一側光纖進行馬達手動旋轉，旋轉時觀察所述偏振態檢測儀中的偏振度(Degree of Polarization，DOP)和偏振消光比(Polarization Extinction Ratio，PER)是否滿足預設熔接要求，若滿足則進行放電熔接；步驟S104，將熔接后的光纖放置在光纖切割刀上，同時將所述熔接后的光纖的一端固定在一維位移臺上；步驟S105，在所述光纖切割刀的正上方放置一個電子顯微鏡，通過所述電子顯微鏡確定所述熔接后的光纖的熔接點和畫出待截取長度；步驟S106，將所述熔接點向右移動超過所述待截取長度，再利用所述一維位移臺將所述熔接點平移回所述待截取長度后，對所述熔接后的光纖進行切割，得到λ/4波片。

本發明實施例的全光纖電流互感器λ/4波片的制作優化方法，在45°對軸熔接過程可實時監測并控制PER的變化，極大的降低了45°對軸熔接的誤差，且制作靈活，可有效提高制作效率；由于延遲光纖環與波片熔接后，光纖會發生略微的縮短，即使光纖在夾具中的位置不發生變化，但熔接點并不完全對應在切割刀正上方，因此熔接后的光纖的長度截取過程在電子顯微鏡的輔助下，可清晰確定熔接點位置，又可避免光纖擺放位置不平整等因素誤差，降低了長度截取誤差，且電子顯微鏡的精度為1μm，與僅依靠位移臺來確定長度的方式相比較，λ/4波片的精度得到極大提高。