[发明专利]电场测量装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，尤其是涉及一种电场测量装置及系统。

背景技术

随着光电子技术的不断发展，集成光学器件在电场测量中的应用越来越广泛，LiNbO₃集成光波导Mach-Zehnder型电场传感器以其体积小、宽带宽、零啁啾、对被测电场干扰小等优势，成为电场传感器制作的首选材料。

目前，LiNbO₃集成光波导的制作工艺已经成熟，国内外均可以制作损耗较小、性能较好的LiNbO₃器件用于制作LiNbO₃集成光波导电场传感器，但由于制作工艺的不一致性和所处环境的差异性，导致制作的多个LiNbO₃集成光波导电场传感器的直流漂移程度不同，在进行全向测量电场时需要将每个LiNbO₃集成光波导电场传感器连接不同的可调谐激光器分别进行线性工作点的控制，以保证直流漂移带来的相位变化不会对传感器信号输出和信号测量产生影响。

然而，上述全向测量电场所用装置结构复杂，测量过程复杂，且涉及到针对每一个传感器输出的值分别进行读数和计算，在读数和计算过程中容易造成误差，使得最终的测量结果与实际值之间的偏差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电场测量装置及系统，以缓解了现有技术中存在的电场测量装置结构复杂、对电场测量过程复杂、测量结果不准确的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种电场测量装置，包括：

多个激光器，用于向光波导电场传感器发送预设波长的第一激光信号；

与所述激光器一一对应的光波导电场传感器，所述光波导电场传感器用于产生方向与预设三维坐标系中X方向、Y方向或者Z方向相同的电场，以及，将所述第一激光信号输送至产生的电场中，得到第二激光信号；

光合束器，用于将多路所述第二激光信号进行合路，得到合路激光信号；

光电探测器，用于根据所述合路激光信号生成电场测量信号，以使外部设备根据所述电场测量信号确定所述电场在所述预设三维坐标系中所述X方向、所述Y方向和所述Z方向的参数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：与所述激光器和所述光波导电场传感器的组合一一对应的光纤耦合器，所述光纤耦合器用于对所述第二激光信号分别进行分路，其中一路分支激光信号输送至所述光合束器，另一路分支激光信号输送至控制模块；控制模块，用于根据所述分支激光信号的功率生成所述波长控制指令，并向所述激光器发送所述波长控制指令，以使所述激光器发送预设波长的第一激光信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，针对每个所述光波导电场传感器，根据所述光波导电场传感器的直波导和弯曲波导之间的光相位差与直流漂移产生的相位差之和等于(2n-1)π/2时确定的波长生成波长控制指令，其中，所述n为正整数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：多个长度相同的保偏光纤，所述激光器与所述光波导电场传感器通过所述保偏光纤连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：多个长度相同的第一单模光纤、第二单模光纤，所述光纤耦合器与所述光合束器通过所述第一单模光纤连接，所述光合束器与所述光电探测器通过所述第二单模光纤连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，每个所述光波导电场传感器的电极结构相同、干涉仪光波导结构相同。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述多个激光器的输出功率相同。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，每个所述光纤耦合器的信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端的端口的插入损耗、偏振相关损耗相同。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述多个激光器、所述多个光波导电场传感器及所述多个光纤耦合器组成的多条光路系统的光路长度相同。