[发明专利]一种集成光波导磁场测量系统及方法

权利要求书

1.一种集成光波导磁场测量系统，其特征在于：包括

波长可调谐的保偏激光源(4)，用于产生波长可受微控制器(10)控制切换的线偏振光束；

三端口保偏光环形器(5)，用于将波长可调谐的保偏激光源(4)的输出光输出至集成光波导磁场传感器(6)，用于将集成光波导磁场传感器(6)的反射输出光输出至光分路器(7)；

光波导磁场传感器(6)，用于探测空间磁场信号；

光分路器(7)，用于将光波导磁场传感器(6)反射输出的光信号分成两部分，并通过单模光纤(12)输入两个光电探测器(8)；

两个光电探测器(8)，用于将光分路器(7)输出的两部分光信号转换为电信号，其中一个光电探测器(8)转换输出的电信号由传输电缆(13)输入微控制器(10)作为反馈控制信号，另一个光电探测器(8)转换输出的电信号由传输电缆(13)输入电信号处理单元(9)；

电信号处理单元(9)，用于对光电探测器(8)输出的电信号进行处理，从而获取被测磁场的信息；

微控制器(10)，用于对波长可调谐的保偏激光源(4)的输出波长进行控制，并向波长可调谐的保偏激光源(4)发出控制信号，设定波长可调谐的保偏激光源(4)输出一定波长的激光，从而使集成光波导磁场传感器(6)的静态工作点锁定在π/2；

保偏光纤(11)，用于将波长可调谐的保偏激光源(4)的输出端和三端口保偏光环形器(5)的端口1相连接，用于将三端口保偏光环形器(5)的端口2和光波导磁场传感器(6)相连接；

单模光纤(12)，用于将三端口保偏光环形器(5)的端口3和光分路器(7)相连接，用于将光分路器(7)分别和两个光电探测器(8)相连接；

传输电缆(13)，用于将一个光电探测器(8)连接电信号处理单元(9)，一个光电探测器(8)连接微控制器(10)。

2.根据权利要求1所述的集成光波导磁场测量系统，其特征在于：所述光波导磁场传感器(6)包括具有电光效应的晶片(1)、条状平行电极(2)、环形天线(3)、反射膜(14)和Y形集成光波导(15)，在具有电光效应的晶片(1)上采用钛扩散或者质子交换方法制作两臂长度不对称的Y形集成光波导(15)，在Y形集成光波导(15)前半部分直波导的两侧分别制作两个金属条状平行电极(2)和金属环形天线(3)，条状平行电极(2)和环形天线(3)连接在一起，在具有电光效应的晶片(1)的末端端面制作反射膜(14)，制成反射型集成光波导磁场传感器(6)。

3.一种采用权利要求1所述的集成光波导磁场测量系统进行测量的方法，其特征在于：

波长可调谐的保偏激光源(4)输出的线偏振光，由保偏光纤(11)输入三端口保偏光环形器(5)的端口1并由端口2输出，再由保偏光纤(11)输入光波导磁场传感器(6)的Y形集成光波导(15)，当有磁场H穿过光波导磁场传感器(6)的环形天线(3)时，会在传感器金属条状平行电极(2)之间形成方向相反的感应电压V_H，同时与被测磁场相伴的电场在金属条状平行电极(2)之间产生方向相同的感应电压V_E，通过具有电光效应的晶片(1)的电光效应，感应电压V_E与V_H将使波导的折射率发生改变，从而使波导中传输的光波相位发生变化；

当已调光信号被具有电光效应的晶片(1)末端反射膜(14)反射回来，再输入Y形集成光波导(15)的输入端时将发生干涉效应，从而把光波相位变化转化为光强度变化；

光波导磁场传感器(6)输出的强度已调光信号将再次由保偏光纤(11)输入三端口保偏光环形器(5)，接着由三端口保偏光环形器(5)的端口3输出并由单模光纤(12)输入光电探测器(8)转换为电信号，最后由电信号处理单元(9)对输出电信号进行处理，以获取被测磁场的信息。