一種鎖模激光器型全光纖電流互感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電流互感器，尤其涉及是一種鎖模激光器型全光纖電流互感器。
【背景技術】
[0002]全光纖電流互感器自被提出以來受到了研究者的廣泛關注，與傳統(tǒng)電磁互感式電流互感器相比，它有很多優(yōu)點，如本征絕緣安全性高、動態(tài)范圍大、抗電磁干擾、可實現(xiàn)遠程控制、重量輕、體積小等。目前研究比較廣泛的全光纖電流互感器結(jié)構，如圖1所示。由寬譜光源16發(fā)出的光經(jīng)過光纖耦合器17，被起偏器18起偏為線偏振光，經(jīng)過45度熔接點6分成兩束相互正交的線偏振光，再由信號處理單元19提供調(diào)制信號的相位調(diào)制器7和延遲線光纖8進入四分之一波片9被轉(zhuǎn)換成左旋和右旋圓偏振光。進入傳感光纖環(huán)10經(jīng)歷一次法拉第效應之后被反射鏡11反射后再經(jīng)歷一次法拉第效應，同時兩束光的偏振狀態(tài)發(fā)生了交換，左旋變成右旋，右旋變?yōu)樽笮?。然后沿原光路返回，在起偏?8發(fā)生干涉。光電探測器14探測到攜帶相位信息的干涉光強，信號處理單元19解出相移，求得電流大小。這種傳統(tǒng)電流傳感系統(tǒng)，在信號處理上采用開環(huán)或閉環(huán)解調(diào)方案，開環(huán)方案需要三路鎖相放大結(jié)構實現(xiàn)輸出信號的穩(wěn)定，閉環(huán)方案利用方波和階梯波調(diào)制，在調(diào)制器上施加與法拉第相移相等的反饋相移。以上兩種解調(diào)方案，需進行大量的數(shù)據(jù)處理，為保證傳感器的實時性，對信號處理算法的簡便性及硬件要求均較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服【背景技術】中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鎖模激光器型全光纖電流互感器，是一種不需復雜信號處理的電流傳感系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案如下:
本發(fā)明包括:激光栗浦源、波分復用器、摻餌光纖、匹配光纖、反向使用的Y波導集成光學芯片、45°光纖恪點、壓電陶瓷調(diào)制器、延遲線光纖、四分之一波片、光纖傳感環(huán)、第一反射鏡、第二反射鏡、信號發(fā)生器、光電探測器和示波器；由激光栗浦源發(fā)出的光經(jīng)波分復用器、摻餌光纖、匹配光纖進入反向使用的Y波導集成芯片的一端，激光變?yōu)榫€偏振光，后經(jīng)45°光纖恪點，原線偏振光變?yōu)橄嗷フ坏膬墒€偏振光，分別沿傳輸光纖的慢軸X和快軸Y傳播，分別依次經(jīng)過由信號發(fā)生器控制的壓電陶瓷調(diào)制器、延遲線光纖、四分之一波片，線偏振光轉(zhuǎn)換為左旋和右旋圓偏振光，兩束圓偏振光進入光纖傳感環(huán)，至末端被第一反射鏡反射，光沿原光路返回至第二反射鏡，光電探測器與反向使用Y波導集成芯片的另一端連接，將激光系統(tǒng)輸出光信號轉(zhuǎn)換為電信號，之后光電探測器輸出的電信號由示波器檢測。
[0005]所述匹配光纖、延遲線光纖和傳輸光纖均為熊貓型保偏光纖，四分之一波片為橢圓芯型保偏光纖，光纖傳感環(huán)為低雙折射光纖。
[0006]所述激光栗浦源、波分復用器、摻餌光纖和第二反射鏡構成雙通前向結(jié)構的超熒光摻t耳光纖光源，輸出的寬譜光中心波長為1550納米；第二反射鏡同時作為所述鎖模激光器型全光纖電流互感器的一個反射單元。
[0007]所述反向使用的Y波導集成光學芯片、45°光纖熔點、壓電陶瓷調(diào)制器、光纖延遲線、四分之一波片、光纖傳感環(huán)和第一反射鏡、構成反射式全光纖電流互感器的主體光路系統(tǒng)，同時整體作為所述鎖模激光器型全光纖電流互感器的另一個反射單元。
[0008]所述的兩個反射單元與摻餌光纖一起構成所述激光器的諧振腔。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明提出的電流互感器，信號解調(diào)時只需通過示波器檢測鎖模脈沖時域偏移即可得到待測電流的大小，因此基于該系統(tǒng)的互感器不需復雜的信號處理算法，且對電路系統(tǒng)硬件要求很低，可解決傳統(tǒng)開環(huán)解調(diào)與閉環(huán)解調(diào)實時性差的缺點。
【附圖說明】
[0010]圖1是傳統(tǒng)的反射式電流互感器的結(jié)構示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明鎖模激光器型全光纖電流互感器的結(jié)構示意圖。
[0012]圖中:1、激光栗浦源，2、波分復用器，3、摻餌光纖，4、匹配光纖，5、反向使用的Y波導集成光學芯片，6、45°光纖恪點，7、壓電陶瓷調(diào)制器，8、延遲線光纖，9、四分之一波片，
10、光纖傳感環(huán)，11，第一反射鏡，12，第二反射鏡，13、信號發(fā)生器，14、光電探測器，15、不波器，16、寬譜光源，17、光纖親合器，18、光纖起偏器，19、鎖相放大器。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括:激光栗浦源1、波分復用器2、摻餌光纖3、匹配光纖4、反向使用的Y波導集成光學芯片5、45°光纖熔點6、壓電陶瓷調(diào)制器7、延遲線光纖8、四分之一波片9、光纖傳感環(huán)10、第一反射鏡11、第二反射鏡12、信號發(fā)生器13、光電探測器14和示波器15 ;由激光栗浦源1發(fā)出的光經(jīng)波分復用器2、摻餌光纖3、匹配光纖4進入反向使用的Y波導集成芯片5的一端，激光變?yōu)榫€偏振光，后經(jīng)45°光纖熔點6，原線偏振光變?yōu)橄嗷フ坏膬墒€偏振光，分別沿傳輸光纖的慢軸X和快軸Y傳播，分別依次經(jīng)過由信號發(fā)生器13控制的壓電陶瓷調(diào)制器7、延遲線光纖8、四分之一波片9，線偏振光轉(zhuǎn)換為左旋和右旋圓偏振光，兩束圓偏振光進入光纖傳感環(huán)10，至末端被第一反射鏡11反射，光沿原光路返回至第二反射鏡12，光電探測器14與反向使用Y波導集成芯片5的另一端連接，將激光系統(tǒng)輸出光信號轉(zhuǎn)換為電信號，之后光電探測器14輸出的電信號由不波器15檢測，壓電陶瓷調(diào)制器7的調(diào)制信號由信號發(fā)生器13提供。
[0015]所述匹配光纖4、延遲線光纖8和傳輸光纖均為熊貓型保偏光纖，四分之一波片9為橢圓芯型保偏光纖，光纖傳感環(huán)10為低雙折射光纖。
[0016]所述激光栗浦源1為980nm栗浦光源、波分復用器2為980/1550nm波分復用器件、摻餌光纖3和第二反射鏡12構成雙通前向結(jié)構的超熒光摻餌光纖光源，輸出的寬譜光中心波長為1550納米；第二反射鏡12同時作為所述鎖模激光器型全光纖電流互感器的一個反射單元。
[0017]所述反向使用的Y波導集成光學芯片5、45°光纖熔點6、壓電陶瓷調(diào)制器7、延遲線光纖8、四分之一波片9、光纖傳感環(huán)10和第一反射鏡11、構成反射式全光纖電流互感器的主體光路系統(tǒng)，同時整體作為所述鎖模激光器型全光纖電流互感器的另一個反射單元。
[0018]所述的兩個反射單元與摻餌光纖3 —起構成所述激光器的諧振腔。
[0019]本發(fā)明的工作原理:
第二反射鏡12，摻餌光纖3及構成第二反射單元的全光纖電流互感器一起構成鎖模激光器型全光纖電流互感器。其中，第二反射單元的反射系數(shù)為兩圓偏振光之間相位差的函數(shù)，兩圓偏振光之間的相位差由待測電流引入，這樣電流的變化即可表現(xiàn)在第二反射單元的輸出上并最終反映在鎖模激光器輸出脈沖的時域偏移上。
[0020]信號發(fā)生器13施加調(diào)制信號于壓電陶瓷調(diào)制器7，該信號對兩相互正交偏振光進行相位調(diào)制，在兩相互正交的兩偏振光之間引入相位差，進而實現(xiàn)對整個激光諧振腔光路損耗進行調(diào)制，當調(diào)制頻率與激光器的縱模間隔一致時，將實現(xiàn)激光主動鎖模。當光纖傳感環(huán)10中傳播的兩圓偏振光的相位差為0時，第二反射單元的反射率為1，此時在一個調(diào)制周期內(nèi)將產(chǎn)生兩個光脈沖，因此，當待測電流為0時，輸出短脈沖時域上等間隔，當待測電流不為0時，第二反射單元的反射率不為1，單個調(diào)制周期內(nèi)輸出的兩個光脈沖時域上產(chǎn)生偏移，兩脈沖的時域偏移量大小一致，方向相反。
[0021]光電探測器1與反向使用Y波導集成芯片5的另一端口連接，將激光器輸出光信號轉(zhuǎn)換為電信號，之后光電探測器14輸出電信號輸入到示波器15，通過示波器15檢測脈沖序列時域偏移量，即可解調(diào)出待測電流大小。
【主權項】
1.一種鎖模激光器型全光纖電流互感器，其特征在于，包括:激光栗浦源(1)、波分復用器(2)、摻餌光纖(3)、匹配光纖(4)、反向使用的Y波導集成光學芯片(5)、45°光纖熔點(6)、壓電陶瓷調(diào)制器(7)、延遲線光纖(8)、四分之一波片(9)、光纖傳感環(huán)(10)、第一反射鏡(11)、第二反射鏡(12)、信號發(fā)生器(13)、光電探測器(14)和示波器(15);由激光栗浦源(1)發(fā)出的光經(jīng)波分復用器(2)、摻餌光纖(3)、匹配光纖(4)進入反向使用的Y波導集成芯片(5)的一端，激光變?yōu)榫€偏振光，后經(jīng)45°光纖恪點(6)，原線偏振光變?yōu)橄嗷フ坏膬墒€偏振光，分別沿傳輸光纖的慢軸X和快軸Y傳播，分別依次經(jīng)過由信號發(fā)生器(13)控制的壓電陶瓷調(diào)制器(7)、延遲線光纖(8)、四分之一波片(9)，線偏振光轉(zhuǎn)換為左旋和右旋圓偏振光，兩束圓偏振光進入光纖傳感環(huán)(10)，至末端被第一反射鏡(11)反射，光沿原光路返回至第二反射鏡(12)，光電探測器(14)與反向使用Y波導集成芯片(5)的另一端連接，將激光系統(tǒng)輸出光信號轉(zhuǎn)換為電信號，之后光電探測器(14)輸出的電信號由不波器(15)檢測。2.根據(jù)權利要求1所述的一種鎖模型激光器型全光纖電流互感器，其特征在于:所述匹配光纖(4)、延遲線光纖(8)和傳輸光纖均為熊貓型保偏光纖，四分之一波片(9)為橢圓芯型保偏光纖，光纖傳感環(huán)(10)為低雙折射光纖。3.根據(jù)權利要求1所述的一種鎖模型激光器型全光纖電流互感器，其特征在于:所述激光栗浦源(1)、波分復用器(2)、摻餌光纖(3)和第二反射鏡(12)構成雙通前向結(jié)構的超焚光摻t耳光纖光源，輸出的寬譜光中心波長為1550納米；第二反射鏡(12)同時作為所述鎖模激光器型全光纖電流互感器的一個反射單元。4.根據(jù)權利要求1所述的一種鎖模型激光器型全光纖電流互感器，其特征在于:所述反向使用的Y波導集成光學芯片(5)、45°光纖熔點(6)、壓電陶瓷調(diào)制器(7)、延遲線光纖(8)、四分之一波片(9)、光纖傳感環(huán)(10)和第一反射鏡(11)、構成反射式全光纖電流互感器的主體光路系統(tǒng)，同時整體作為所述鎖模激光器型全光纖電流互感器的另一個反射單J L.ο5.根據(jù)權利要求2或3所述的一種鎖模型激光器型全光纖電流互感器，其特征在于:所述的兩個反射單元與摻餌光纖(3)—起構成所述激光器的諧振腔。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎖模激光器型全光纖電流互感器。包括激光泵浦源、波分復用器件、摻餌光纖、匹配光纖、反向使用的Y波導集成光學芯片、45°光纖熔點、壓電陶瓷調(diào)制器、光纖延遲線、四分之一波片、光纖傳感環(huán)、第一反射鏡、第二反射鏡、信號發(fā)生器、光電探測器和示波器。本發(fā)明提出的電流互感器，信號解調(diào)時只需通過示波器檢測鎖模脈沖時域偏移即可得到待測電流的大小，因此基于該系統(tǒng)的互感器不需復雜的信號處理，且對電路系統(tǒng)硬件要求很低，可解決傳統(tǒng)開環(huán)解調(diào)與閉環(huán)解調(diào)實時性差的缺點。
【IPC分類】G01R15/24
【公開號】CN105301319
【申請?zhí)枴緾N201510678235
【發(fā)明人】魏兵, 李宇波, 周柯江, 趙昌云, 卞強
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月20日