[發明專利]一種基于光纖布里淵動態光柵的電壓傳感器及其實現方法

在審

• 申請號: 202210568553.1
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114994387A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 宋盈盈;李雙成;杜仲;黃安娜;柳忠明;崔賀
• 申請（專利權）人: 長春奧普光電技術股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R19/32;G01R15/18
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 陳陶

本發明提供的一種基于布里淵動態光柵的電壓傳感器，包括第一激光源、1×2光纖耦合器、單邊帶調制器、微波源、第一摻鉺光纖放大器、第一光隔離器、第一偏振控制器、第一偏振合束器、第二摻鉺光纖放大器、第二光隔離器、第二偏振控制器、第二偏振合束器、保偏光纖、第二激光源、第三偏振控制器、環形器、第四偏振控制器、光譜分析儀、壓電陶瓷、羅氏線圈、電阻、地相母線、A相母線。通過采用布里淵動態光柵具有動態生成、快速重構、實時產生和讀取光譜信息，具有制作工藝相對簡單的優勢。同時，布里淵動態光柵是利用泵浦光在光纖中發生受激布里淵散射在光纖中實時產生光柵，具有可擦除性，不改變光纖結構，提高光纖利用率。

技術領域

本發明涉及信號處理領域，特別涉及一種基于光纖布里淵動態光柵的電壓傳感器及其實現方法。

背景技術

現存的基于光纖光柵的電壓傳感器主要基于光纖布拉格光柵(Fiber BraggFiber,FBG)。2015年，哈爾濱理工大學提出了基于光纖布拉格光柵的靜電電壓傳感器，利用一對平板電極產生勻強電場,在靜電力作用下致使等應變梁發生變形,通過FBG反射光譜的中心波長產生偏移實現了電壓的測量(光學學報,2015，35(3):63-70)。2017年，三峽大學利用啁啾光纖光柵對壓電傳感器性能進行研究，通過中心波長頻移變化量和光柵反射光包絡強度獲取被測電壓和頻率信息(光學儀器,2018,40(1):61-66.)。2019年，重慶大學提出了一種基于逆壓電效應和光纖光柵的全光路電壓測量系統，通過將光強信號輸入到光電探測器中并轉換為電壓信號,電壓信號通過末端信號顯示處理系統生成所測外加電壓數值(中國專利公開號CN106841748B)。目前所提出的主要是基于光纖光柵的電壓傳感器利用光纖布拉格光柵實現的，光纖布拉格光柵的制作工藝相對復雜，而基于布里淵動態光柵(Brillouin Dynamic Grating，BDG)的電壓傳感器制作過程相對簡單，且現有的基于光纖布拉格光柵的電壓傳感器存在光柵制作工藝復雜、要求高等問題，而布里淵動態光柵可根據需要快速重構、實時產生和讀取光譜信息、具有可擦除性，不改變光纖結構，從而提高光纖利用率。因此基于布里淵動態光柵的電壓傳感器具有重要研究意義。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例中提供一種基于光纖布里淵動態光柵的電壓傳感器及其實現方法，可根據需要快速重構、實時產生和讀取光譜信息、具有可擦除性，不改變光纖結構，從而提高光纖利用率。

第一方面，本發明提供一種基于光纖布里淵動態光柵的電壓傳感器，包括第一激光源、1×2光纖耦合器、單邊帶調制器、微波源、第一摻鉺光纖放大器、第一光隔離器、第一偏振控制器、第一偏振合束器、第二摻鉺光纖放大器、第二光隔離器、第二偏振控制器、第二偏振合束器、保偏光纖、第二激光源、第三偏振控制器、環形器、第四偏振控制器、光譜分析儀、壓電陶瓷、羅氏線圈、電阻、地相母線、A相母線；

所述第一激光源的出射端與所述1×2光纖耦合器的入射端連接；

所述1×2光纖耦合器的第一出射端與所述單邊帶調制器的入射端連接，所述微波源的輸出端與所述單邊帶調制器的輸入端連接，所述單邊帶調制器的出射端與所述第一摻鉺光纖放大器的入射端連接，所述第一摻鉺光纖放大器的出射端與所述第一光隔離器入射端連接，所述第一光隔離器的輸出端與所述第一偏振控制器的輸入端連接，所述第一偏振控制器的出射端與第一偏振合束器的入射端連接；

所述1×2光纖耦合器的第二出射端與所述第二摻鉺光纖放大器的入射端連接，所述第二摻鉺光纖放大器的輸出端與所述第二光隔離器的輸入射端連接，所述第二光隔離器的出射端與所述第二偏振控制器的入射端連接，所述第二偏振控制器的出射端與所述第二偏振合束器的入射端連接；

所述保偏光纖的兩端分別與所述第一偏振控制器的出射端和所述第二偏振合束器的出射端連接；

所述第二激光源的出射端與所述第三偏振控制器的入射端連接，所述第三偏振控制器的出射端與所述環形器的入射端連接，所述環形器的出射端分別與所述第二偏振合束器的入射端以及所述第四偏振控制器的入射端連接，所述第四偏振控制器的出射端與所述光譜分析儀的入射端連接；