[发明专利]一种集成光波导电功率传感芯片及其构建的测量系统

权利要求书

1.一种集成光波导电功率传感芯片，其特征在于：包括：

铌酸锂晶片(1)，用于作为集成光波导电功率传感芯片的基底；

Y分支光波导(2)，用于将输入的光信号分为两部分，分别输入与之相连的第一集成光波导马赫增德尔干涉仪(3)和第二集成光波导马赫增德尔干涉仪(4)；

第一集成光波导马赫增德尔干涉仪(3)，用于和条形电极(5)一起构成电压传感单元；

第二集成光波导马赫增德尔干涉仪(4)，用于和分段电极(6)以及环形天线(7)一起构成电流传感单元；

条形电极(5)，用于接入被测电压信号，并在电极间产生感应电压，从而对第一集成光波导马赫增德尔干涉仪(3)中传输的光波产生调制作用，即将电压信号加载到光波上；

环形天线(7)，用于接收被测电流周围的磁场，并在环形天线(7)上产生感应电流；

分段电极(6)，用于将环形天线(7)上产生的感应电流转换成感应电压，从而对第二集成光波导马赫增德尔干涉仪(4)中传输的光波产生调制作用，即将电流信号加载到光波上。

2.根据权利要求1所述的集成光波导电功率传感芯片，其特征在于：所述条形电极(5)由四片水平条形电极和两片竖直条形电极构成；其中四片水平条形电极中的两片设置在第一集成光波导马赫增德尔干涉仪(3)的两直波导臂的内侧，另外两片设置在第一集成光波导马赫增德尔干涉仪(3)的两直波导臂的外侧；两片竖直条形电极中左边一片的一端与设置在第一集成光波导马赫增德尔干涉仪(3)的两直波导臂内侧的两片平行条形电极相连接，右边一片的一端与设置在第一集成光波导马赫增德尔干涉仪(3)的两直波导臂外侧的两片平行条形电极相连接，两片竖直条形电极的另一端分别作为被测电压的正极与负极输入端。

3.根据权利要求1所述的集成光波导电功率传感芯片，其特征在于：所述分段电极(6)成对出现，其中一段由设置在第二集成光波导马赫增德尔干涉仪(4)一条直波导臂两侧的两片平行电极构成，另一段由设置在第二集成光波导马赫增德尔干涉仪(4)另一条直波导臂两侧的两片平行电极构成。

4.根据权利要求3所述的集成光波导电功率传感芯片，其特征在于：所述分段电极(6)的对数与所用的环形天线(7)的匝数相等。

5.根据权利要求1所述的集成光波导电功率传感芯片，其特征在于：所述环形天线(7)为多匝结构，其中每一匝与对应的分段电极(6)的每一对相连接。

6.根据权利要求1所述的集成光波导电功率传感芯片，其特征在于：所述环形天线(7)为方形或圆形结构。

7.根据权利要求1所述的集成光波导电功率传感芯片构建的测量系统，其特征在于：所述测量系统包括：保偏激光器(8)、保偏光纤(9)、集成光波导电功率传感芯片、单模光纤(10)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)和数字信号采集处理单元(13)；其中保偏激光器(8)输出光由保偏光纤(9)与集成光波导电功率传感芯片输入端相连接，集成光波导电功率传感芯片的电压传感单元输出光经单模光纤(10)与第一光电探测器(11)相连接，集成光波导电功率传感芯片的电流传感单元输出光经单模光纤(10)与第二光电探测器(12)相连接；第一光电探测器(11)与第二光电探测器(12)输出电信号由数字信号采集处理单元(13)进行采集与处理后分别获得被测电压与电流信号的有效值和相位，并进一步计算得出被测电功率。