[实用新型]基于DFB激光器的光学晶体电场传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，具体涉及一种基于DFB激光器的光学晶体电场传感器。

背景技术

通常基于Pockels电光效应的电场传感器使用的光源是无偏振或低偏振度的例如LED或VCSEL，通过准直器件将光从光纤内耦合到空间中，经过高消光比的偏振器件使该空间光成为线偏振光，之后经过偏振相位延迟器件以及具有Pockels效应的电光晶体感应外界电压/电场信号，该电场/电压信号对偏振相位进行调制。相位调制的结果经通过检偏器形成偏振光干涉输出，输出光强度将和电场/电压的调制信号相关，并且在一定范围内具有良好的线性关系，因此可以实现空间电场的测量。

这类无偏振或低偏振的光源耦合到光纤内之后光功率微弱，再经过传感器内起偏器和检偏器的损耗后更加微弱，因此在探测器接收端前置光电转换的跨阻放大器增益必须很大，由于探测器前置放大器的增益带宽积的限制，基于以上光源的光学晶体传感器无法实现高频信号的探测，另外在光路中必须加入起偏器等偏振光学器件，耦合难度大，成本高且制作工艺复杂。

由于这类低功率光源功率相对噪声强度较低，光源噪声会对电场调制信号造成干扰；另外这类光源往往具有一定的偏振模式噪声，这些都将影响电场强度测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于DFB激光器的光学晶体电场传感器，解决现有传感器的导致无偏振或低偏振的光源耦合功率微弱，而探测器前置放大器的增益带宽积的限制，无法实现高频信号探测的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种基于DFB激光器的光学晶体电场传感器，按照光线输出输入顺序依次包括：

-DFB激光器：DFB激光器作为光源，其内装有自动功率控制和自动温度控制电路，具有两个方向相互垂直的偏振，并且两个偏振方向的偏振度差别在20dB以上；

-1/4λ玻片：1/4λ玻片的光轴方向与DFB激光器的光轴方向互成45°角；

-Pockels晶体：检测光的相位差反应出电场强度；

-检偏器：检偏器输出光线方向与DFB激光器发射光线方向相互垂直；

-光电探测器：将光信号转换成电信号；

-光电前置放大器：对电信号进行放大以获得适当幅度的电信号。

更进一步的技术方案是，所述Pockels晶体和检偏器之间还安装有增透膜。

更进一步的技术方案是，所述DFB激光器内安装有准直透镜。

更进一步的技术方案是，所述DFB激光器内安装有制冷器和空间准直装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、DFB激光器光功率高，光路插入损耗低，接收端光信号放大增益要求低，因此致使本实用新型的频带宽度极高，同时DFB激光器和1/4λ玻片的配合，无须使用起偏器，可以极大降低成本和降低制作难度；由于DFB激光器的功率/电流线性度好且线性范围宽，易于调制，可以通过加入调制信号进一步提高测量精度和稳定性，而且由于DFB激光器具有非常稳定的偏振方向，因此在此系统中的偏振模式噪声会大幅度降低。

2、本实用新型无须光纤耦合，避免了由轻微抖动引起的功率噪声和偏振模式噪声。

3、由于使用相对噪声强度极低的DFB激光器作为光源，因此可探测的电场强度灵敏度非常高。

附图说明

图1为本实用新型基于DFB激光器的光学晶体电场传感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型基于DFB激光器的光学晶体电场传感器的一个实施例：一种基于DFB激光器的光学晶体电场传感器，按照光线输出输入顺序依次包括：

-DFB激光器2：DFB激光器作为光源，其内装有自动功率控制和自动温度控制电路1，具有两个方向相互垂直的偏振，并且两个偏振方向的偏振度差别在20dB以上；

-1/4λ玻片3：1/4λ玻片的光轴方向与DFB激光器的光轴方向互成45°角；

-Pockels晶体4：检测光的相位差反应出电场强度；

-检偏器5：检偏器输出光线方向与DFB激光器发射光线方向相互垂直；

-光电探测器6：将光信号转换成电信号；

-光电前置放大器7：对电信号进行放大以获得适当幅度的电信号。