[发明专利]一种锁模激光器型全光纤电流互感器

说明书

技术领域

本发明涉及电流互感器，尤其涉及是一种锁模激光器型全光纤电流互感器。

背景技术

全光纤电流互感器自被提出以来受到了研究者的广泛关注，与传统电磁互感式电流互感器相比，它有很多优点，如本征绝缘安全性高、动态范围大、抗电磁干扰、可实现远程控制、重量轻、体积小等。目前研究比较广泛的全光纤电流互感器结构，如图1所示。由宽谱光源16发出的光经过光纤耦合器17，被起偏器18起偏为线偏振光，经过45度熔接点6分成两束相互正交的线偏振光，再由信号处理单元19提供调制信号的相位调制器7和延迟线光纤8进入四分之一波片9被转换成左旋和右旋圆偏振光。进入传感光纤环10经历一次法拉第效应之后被反射镜11反射后再经历一次法拉第效应，同时两束光的偏振状态发生了交换，左旋变成右旋，右旋变为左旋。然后沿原光路返回，在起偏器18发生干涉。光电探测器14探测到携带相位信息的干涉光强，信号处理单元19解出相移，求得电流大小。这种传统电流传感系统，在信号处理上采用开环或闭环解调方案，开环方案需要三路锁相放大结构实现输出信号的稳定，闭环方案利用方波和阶梯波调制，在调制器上施加与法拉第相移相等的反馈相移。以上两种解调方案，需进行大量的数据处理，为保证传感器的实时性，对信号处理算法的简便性及硬件要求均较高。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明的目的在于提供一种锁模激光器型全光纤电流互感器，是一种不需复杂信号处理的电流传感系统。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括：激光泵浦源、波分复用器、掺饵光纤、匹配光纤、反向使用的Y波导集成光学芯片、45°光纤熔点、压电陶瓷调制器、延迟线光纤、四分之一波片、光纤传感环、第一反射镜、第二反射镜、信号发生器、光电探测器和示波器；由激光泵浦源发出的光经波分复用器、掺饵光纤、匹配光纤进入反向使用的Y波导集成芯片的一端，激光变为线偏振光，后经45°光纤熔点，原线偏振光变为相互正交的两束线偏振光，分别沿传输光纤的慢轴X和快轴Y传播，分别依次经过由信号发生器控制的压电陶瓷调制器、延迟线光纤、四分之一波片，线偏振光转换为左旋和右旋圆偏振光，两束圆偏振光进入光纤传感环，至末端被第一反射镜反射，光沿原光路返回至第二反射镜，光电探测器与反向使用Y波导集成芯片的另一端连接，将激光系统输出光信号转换为电信号，之后光电探测器输出的电信号由示波器检测。

所述匹配光纤、延迟线光纤和传输光纤均为熊猫型保偏光纤，四分之一波片为椭圆芯型保偏光纤，光纤传感环为低双折射光纤。

所述激光泵浦源、波分复用器、掺饵光纤和第二反射镜构成双通前向结构的超荧光掺饵光纤光源，输出的宽谱光中心波长为1550纳米；第二反射镜同时作为所述锁模激光器型全光纤电流互感器的一个反射单元。

所述反向使用的Y波导集成光学芯片、45°光纤熔点、压电陶瓷调制器、光纤延迟线、四分之一波片、光纤传感环和第一反射镜、构成反射式全光纤电流互感器的主体光路系统，同时整体作为所述锁模激光器型全光纤电流互感器的另一个反射单元。

所述的两个反射单元与掺饵光纤一起构成所述激光器的谐振腔。

本发明具有的有益效果是：

本发明提出的电流互感器，信号解调时只需通过示波器检测锁模脉冲时域偏移即可得到待测电流的大小，因此基于该系统的互感器不需复杂的信号处理算法，且对电路系统硬件要求很低，可解决传统开环解调与闭环解调实时性差的缺点。

附图说明

图1是传统的反射式电流互感器的结构示意图。

图2是本发明锁模激光器型全光纤电流互感器的结构示意图。

图中：1、激光泵浦源，2、波分复用器，3、掺饵光纤，4、匹配光纤，5、反向使用的Y波导集成光学芯片，6、45°光纤熔点，7、压电陶瓷调制器，8、延迟线光纤，9、四分之一波片，10、光纤传感环，11，第一反射镜，12，第二反射镜，13、信号发生器，14、光电探测器，15、示波器，16、宽谱光源，17、光纤耦合器，18、光纤起偏器，19、锁相放大器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。