[发明专利]一种基于650nm波段的光纤电流互感器光纤传感环的设计方法

权利要求书

1.一种基于650nm波段的光纤电流互感器光纤传感环的设计方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：采用折射率导引型手性光子晶体光纤，设置光纤的截面结构有多层空气孔；

所述步骤1具体为：

设置光纤的截面结构共有5层空气孔，光纤截面的每一层空气孔均为正六边形排列，光纤中心的最内层空气孔为第1层空气孔，光纤中心的最外层空气孔为第5层空气孔，从最内层到最外层层数编号逐层递增；

对于第1层空气孔来说，包含的所有的6个空气孔到光纤中心的距离为Λ，且对于整个光纤横截面上的空气孔其距离均相等，为Λ，所有空气孔均为圆孔且直径均相等均为d，将光纤空气孔的直径大小与其晶格常数的比值与定义光纤的空气填充比，为d/Λ；

步骤2：根据折射率导引型手性光子晶体光纤中PMMA中灰黄霉素的浓度，确定光纤的手性参数；

所述步骤2具体为：

当PMMA中灰黄霉素的浓度为0.067g/cm时，对应的旋光率δ₀采用Boltzmann公式表示，通过下式表示对应的旋光率δ₀：

其中，B₁和B₂均为常数，B₁＝1.46×10^4°·nm²/mm，B₂＝1.82×10^10°·nm⁴/mm；

根据旋光率δ₀确定手性参数，通过下式确定手性参数ξ₀：

k₀＝2π/λ

其中，k₀为光波矢，λ为光源的光波长；

步骤3：根据得到的光纤的手性参数和确定的晶格常数，确定光纤的空气填充比的取值范围，并任取一数值作为光纤最终的空气填充比大小；

所述步骤3具体为：

在确定的手性参数和空气孔到光纤中心的距离下，通过二维手性平面波展开法计算出不同空气填充比下手性光子晶体光纤导模和空间填充模的有效折射率，当光纤基模的有效折射率大于空间填充模的有效折射率且光纤高阶模的有效折射率小于空间填充模的有效折射率时，保证光在光纤中进行单模传输，将空气填充比设计为满足所有空气填充比的数值；

步骤4：根据得到的光纤的手性参数和空气填充比，确定光纤的晶格常数的取值范围，并任取一数值作为光纤最终的晶格常数大小。

2.根据权利要求1所述的一种基于650nm波段的光纤电流互感器光纤传感环的设计方法，其特征是：所述步骤4具体为：

在确定的手性参数和空气填充比下，通过二维手性平面波展开法计算出不同晶格常数下手性光子晶体光纤导模和空间填充模的有效折射率，当光纤基模的有效折射率大于空间填充模的有效折射率且光纤高阶模的有效折射率小于空间填充模的有效折射率时，能够保证光在光纤中进行单模传输，将晶格常数设计为满足所有晶格常数的数值。