[发明专利]一种光纤电流传感器

权利要求书

1.一种光纤电流传感器，包括通过保偏光纤连接的光路单元和FP腔，所述保偏光纤与FP腔之间连接有四分之一波片，所述光路单元包括依次连接的光源、光学环行器、光纤起偏器和光学相位调制器，所述光学环行器还通过光电探测器与信号处理单元连接，其特征在于：

所述FP腔包括保偏耦合器、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜以及连接有待测电流导线的传感光纤，所述传感光纤的一端与第一法拉第旋转镜连接、另一端与保偏耦合器一侧上的一个端口连接，所述保偏耦合器另一侧上的两个端口分别与第二法拉第旋转镜和四分之一波片连接。

2.根据权利要求1所述的光纤电流传感器，其特征在于：所述光纤起偏器的尾纤主轴与光学相位调制器的入纤主轴成45°熔接，所述保偏光纤的尾纤主轴与四分之一波片的入纤主轴成45°熔接。

3.根据权利要求1所述的光纤电流传感器，其特征在于：所述信号处理单元包括A／D转换器、中央处理器和D／A转换器。

4.根据权利要求3所述的光纤电流传感器，其特征在于：所述信号处理单元的中央处理器产生的调制信号与光电探测器输出的光强信号无关，形成开环调制；或者与光电探测器输出的光强信号相关，形成闭环调制。

5.根据权利要求1所述光纤电流传感器，其特征在于：所述保偏耦合器的分光比为1：99至10：99。

6.根据权利要求1所述光纤电流传感器，其特征在于：所述保偏耦合器的类型为1×2保偏耦合器或2×2保偏耦合器。

7.根据权利要求1-6任一所述的光纤电流传感器，其特征在于：所述光源发出的光经过光学环行器传输至光纤起偏器后变为线偏振光，所述线偏振光通过光纤起偏器分为两束正交的线偏振光后分别传播进入光学相位调制器，所述光学相位调制器依照信号处理单元给出的调制信号对两束正交的线偏振光进行同步调制后经过保偏光纤传输至四分之一波片，分别变为两束圆偏振光，即：左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；两束圆偏振光进入FP腔中进行循环反射，每次经过反射后的一部分光通过四分之一波片、保偏光纤传回光路单元进行干涉，再由信号处理单元探测干涉光强信息并进行信号处理后，得到携带有待测电流信息的数字信号输出。

8.根据权利要求7所述的光纤电流传感器，其特征在于：所述两束圆偏振光进入FP腔中进行循环反射的过程如下：

两束圆偏振光经过保偏光纤耦合器进入传感光纤传输，在携带了电流引起的法拉第相移后，经过第一法拉第旋转镜反射后两束圆偏振光的偏振态互换，并再次经过传感光纤进入保偏光纤耦合器，此时两束圆偏振光分为两部分输出，一部分光进入光纤四分之一波片后，依次经过保偏光纤、光学相位调制器，在光纤起偏器处发生干涉后，经过光学环行器进入光电探测器；另一部分光经过第二法拉第旋转镜反射后，两束圆偏振光的偏振态再次发生变化，并再次通过保偏光纤耦合器进入传感光纤传输，如此进行循环反射；所述法拉第相移的计算公式为：

其中为法拉第相移，N为光纤匝数，V_d为等效Verdet常数，I为电流强度。