[发明专利]一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器和光纤电流互感器

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，特别是一种新型的Y型钛扩散铌酸锂相位调制器和采用该Y型钛扩散铌酸锂相位调制器的光纤电流互感器。

背景技术

相位调制器是光纤电流互感器的光路中的重要光学器件，相位调制器通常采用铌酸锂(LiNbO₃)相位调制器，尤其是条型钛(Ti)扩散铌酸锂(LiNbO₃)相位调制器是目前光纤电流互感器(FOCT)光路设计中最为典型的方案之一。其光路主要由SLD光源、分光器件、起偏器、条型钛扩散铌酸锂相位调制器、光电探测器等光学器件组成，如图1所示，包括光源1、分光器件2、起偏器3、条型钛扩散铌酸锂相位调制器4、光纤延迟环5、传感元件6(由1/4波片601、传感光纤环602和反射镜603组成)、光电探测器7和信号处理电路板，信号处理电路板包括AD转换电路、数字信号处理单元和DA转换电路等器件。其中，条型钛扩散铌酸锂相位调制器4、起偏器3、分光器件2、光电探测器7、AD转换电路、数字信号处理单元和DA转换电路形成闭环结构。

条型Ti扩散LiNbO₃相位调制器的电光性能稳定、灵敏度高、动态性能好，调制频率可高达几百兆赫兹，用在数字闭环的光纤电流互感器(FOCT)系统上，可大大提升其带宽和测量范围，是一种非常理想的相位调制器。但是条型Ti扩散LiNbO₃相位调制器是一种集成光学器件，设计加工难度较大，生产制作工艺复杂，导致其成本居高不下。目前制约FOCT大量推广应用的主要阻力之一也是成本问题，但单纯地要求相位调制器等光学器件降低成本是一个比较缓慢的过程，越来越多的FOCT设计者开始思索开发多合一的FOCT光路方案，将多套FOCT的光路合并成一套，借此大幅度降低光学器件数量和成本。

尤其在《智能变电站继电保护技术规范》中对于闭环方式的光纤电流互感器规定为“每套FOCT内宜配置四个保护用传感元件，由四路独立的采样系统进行采集，每两路采样系统数据通过各自通道输出至同一MU”，因此，满足双采样双重化要求的需要采用多套光纤电流互感器，使得应用成本加倍，尤其是相位调制器这一昂贵光学部件要准备四套，导致许多用户难以接受，严重阻碍了光纤电流互感器的推广应用。

发明内容

本发明针对现有的条型Ti扩散LiNbO₃相位调制器成本高从而阻碍光纤电流互感器满足双重化要求的推广应用的问题，提供一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，集成Y型光波导元件和两块条型光波导元件，提高集成度，节省了成本，降低了工艺难度，有利于FOCT产品实际应用时满足双重化要求的标准，促进光纤电流互感器的推广应用。本发明还涉及一种采用该Y型钛扩散铌酸锂相位调制器的光纤电流互感器。

本发明的技术方案如下：

一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，其特征在于，包括铌酸锂晶体、Y型光波导元件、第一条型光波导元件、第二条型光波导元件和电极元件，所述Y型光波导元件、第一条型光波导元件和第二条型光波导元件采用钛扩散工艺均设置在铌酸锂晶体上，所述第一条型光波导元件连接Y型光波导元件的一个分束端，所述第二条型光波导元件连接Y型光波导元件的另一分束端，所述电极元件包括设置在第一条型光波导元件上的第一地电极和第一调制电极以及设置在第二条型光波导元件上的第二地电极和第二调制电极。

所述第一条型光波导元件0°对轴熔接Y型光波导元件的一个分束端，所述第二条型光波导元件0°或90°对轴熔接Y型光波导元件的另一分束端。

一种光纤电流互感器，其特征在于，采用上述的Y型钛扩散铌酸锂相位调制器。