[发明专利]一种基于手性光纤耦合器的光纤电流互感装置、光纤电流互感系统及其工作方法

权利要求书

1.一种基于手性光纤耦合器的光纤电流互感系统，其特征在于，所述光纤电流互感系统包括SLD光源（1）的光源输出端通过单模光纤连接到2×2单模光纤耦合器（3）的输入端，2×2单模光纤耦合器（3）的左侧输出端通过单模光纤连接到光电探测器（2）的输入端，2×2单模光纤耦合器（3）的右侧输出端通过单模光纤连接到起偏器（4）的输入端，光电探测器（2）的输出端通过导线连接到电路信号处理模块（9）的信号接受端，起偏器（4）的输出端通过线保偏光纤连接到直波导相位调制器（5）的左侧输入端，直波导相位调制器（5）的输出端通过线保偏光纤连接到光纤延迟环（6）的输入端，光纤延迟环（6）的输出端通过手性光纤连接到1×2手性光纤耦合器（7）的输入端，构成1×2手性光纤耦合器（7）输出端的手性光纤Ⅰ（12）和手性光纤Ⅱ（13）分别与光纤传感环（8）的两端连接构成闭合回路，电路信号处理模块（9）的输出端通过导线连接到直波导相位调制器（5）下方输入端，载流导体（11）被缠绕于光纤传感环的中心位置。

2.根据权利要求1所述一种基于手性光纤耦合器的光纤电流互感系统，其特征在于，所述1×2手性光纤耦合器（7）包括手性光纤Ⅰ（12）和手性光纤Ⅱ（13），所述手性光纤Ⅰ（12）和手性光纤Ⅱ（13）的距离为d，耦合长度为L。

3.根据权利要求2所述一种基于手性光纤耦合器的光纤电流互感系统，其特征在于，所述手性光纤Ⅰ（12）和手性光纤Ⅱ（13）材料均为掺有灰黄霉素的聚甲基丙烯酸甲酯。

4.根据权利要求1所述一种基于手性光纤耦合器的光纤电流互感系统的工作方法，其特征在于，所述SLD光源（1）发出的自然光束通过2×2单模光纤耦合器（3）进入到起偏器（4），经过起偏器（4）自然光束变为线偏振光束，线偏振光束再经过直波导相位调制器（5）和光纤延迟环（6）到达1×2手性光纤耦合器（7），此时将线偏振光束分解为大小相等的左旋基模光束和右旋基模光束，右旋基模光束会从手性光纤Ⅰ（12）的包层处经过距离d的传输后泄露到手性光纤Ⅱ（13）的包层中，进而经过耦合长度L后进入到手性光纤Ⅱ（13）的纤芯处；左旋基模光束会在手性光纤Ⅰ（12）的纤芯中进行传输，最终两种旋向的光束分别进入到光纤传感环（8）的两端；

当载流导体（11）经过电流时，光纤传感环（8）内会产生法拉第旋光效应，光纤传感环（8）中的左旋基模光束和右旋基模光束均会携带有法拉第旋光信息，左旋基模光束和右旋基模光束通过手性光纤Ⅰ（12）和手性光纤Ⅱ（13）返回到1×2手性光纤耦合器（7），左旋基模光束和右旋基模光束再经过光纤延迟环（6）和直波导相位调制器（5）后，在起偏器（4）处发生干涉，干涉后的光信号经过2×2单模光纤耦合器（3）后到达光电探测器（2），光电探测器（2）将接受到的光信号转变为电信号，最后送到电路信号处理模块（9）进行处理后在电流输出端（10）处以数字量的形式输出被测电流值，同时电路信号处理模块（9）会将输入的数字量反馈到直波导相位调制器（5）中进行信号的调制与解调，从而使得整个FOCT系统形成闭环完成信号的传输。