[發明專利]一種基于手性光纖耦合器的光纖電流互感裝置、光纖電流互感系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202110470040.2
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113295905B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 高偉;高鴻澤;趙博;胡德霖;王國臣;于飛;張亞
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;蘇州電器科學研究院股份有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01R19/00;G02B6/27
• 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

1.一種基于手性光纖耦合器的光纖電流互感系統，其特征在于，所述光纖電流互感系統包括SLD光源（1）的光源輸出端通過單模光纖連接到2×2單模光纖耦合器（3）的輸入端，2×2單模光纖耦合器（3）的左側輸出端通過單模光纖連接到光電探測器（2）的輸入端，2×2單模光纖耦合器（3）的右側輸出端通過單模光纖連接到起偏器（4）的輸入端，光電探測器（2）的輸出端通過導線連接到電路信號處理模塊（9）的信號接受端，起偏器（4）的輸出端通過線保偏光纖連接到直波導相位調制器（5）的左側輸入端，直波導相位調制器（5）的輸出端通過線保偏光纖連接到光纖延遲環（6）的輸入端，光纖延遲環（6）的輸出端通過手性光纖連接到1×2手性光纖耦合器（7）的輸入端，構成1×2手性光纖耦合器（7）輸出端的手性光纖Ⅰ（12）和手性光纖Ⅱ（13）分別與光纖傳感環（8）的兩端連接構成閉合回路，電路信號處理模塊（9）的輸出端通過導線連接到直波導相位調制器（5）下方輸入端，載流導體（11）被纏繞于光纖傳感環的中心位置。

2.根據權利要求1所述一種基于手性光纖耦合器的光纖電流互感系統，其特征在于，所述1×2手性光纖耦合器（7）包括手性光纖Ⅰ（12）和手性光纖Ⅱ（13），所述手性光纖Ⅰ（12）和手性光纖Ⅱ（13）的距離為d，耦合長度為L。

3.根據權利要求2所述一種基于手性光纖耦合器的光纖電流互感系統，其特征在于，所述手性光纖Ⅰ（12）和手性光纖Ⅱ（13）材料均為摻有灰黃霉素的聚甲基丙烯酸甲酯。

4.根據權利要求1所述一種基于手性光纖耦合器的光纖電流互感系統的工作方法，其特征在于，所述SLD光源（1）發出的自然光束通過2×2單模光纖耦合器（3）進入到起偏器（4），經過起偏器（4）自然光束變為線偏振光束，線偏振光束再經過直波導相位調制器（5）和光纖延遲環（6）到達1×2手性光纖耦合器（7），此時將線偏振光束分解為大小相等的左旋基模光束和右旋基模光束，右旋基模光束會從手性光纖Ⅰ（12）的包層處經過距離d的傳輸后泄露到手性光纖Ⅱ（13）的包層中，進而經過耦合長度L后進入到手性光纖Ⅱ（13）的纖芯處；左旋基模光束會在手性光纖Ⅰ（12）的纖芯中進行傳輸，最終兩種旋向的光束分別進入到光纖傳感環（8）的兩端；

當載流導體（11）經過電流時，光纖傳感環（8）內會產生法拉第旋光效應，光纖傳感環（8）中的左旋基模光束和右旋基模光束均會攜帶有法拉第旋光信息，左旋基模光束和右旋基模光束通過手性光纖Ⅰ（12）和手性光纖Ⅱ（13）返回到1×2手性光纖耦合器（7），左旋基模光束和右旋基模光束再經過光纖延遲環（6）和直波導相位調制器（5）后，在起偏器（4）處發生干涉，干涉后的光信號經過2×2單模光纖耦合器（3）后到達光電探測器（2），光電探測器（2）將接受到的光信號轉變為電信號，最后送到電路信號處理模塊（9）進行處理后在電流輸出端（10）處以數字量的形式輸出被測電流值，同時電路信號處理模塊（9）會將輸入的數字量反饋到直波導相位調制器（5）中進行信號的調制與解調，從而使得整個FOCT系統形成閉環完成信號的傳輸。