[发明专利]一种Lyot消偏器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤电流互感器领域，特别是涉及一种Lyot消偏器的制作方法。

背景技术

目前电力系统使用的电磁式互感器存在体积大、重量重、有铁磁饱和铁磁谐振等缺点，无法维持较高的测量精度，因此，光纤电流互感器的出现以及应用给电力系统带来了革命性影响。图1所示为目前常见的全光纤电流互感器的结构示意图，这种全光纤电流互感器的技术方案和原理主要借鉴于成熟的反射式光纤陀螺技术，最主要区别在于全光纤电流互感器多了一个四分之一波片。

从图1全光纤电流互感器的结构示意图可看出，SLED光源为宽谱光源，其发出的光经过起偏器后输出线偏振光。该线偏振光 45°耦合进相位调制器的保偏光纤后形成两束分别沿着保偏光纤尾纤的快轴和慢轴传输的正交偏振光。由相位调制器调制后形成的这两束正交偏振光，经延迟线1后均产生一个附加相位差，然后经四分之一波片2分别被转化为左旋和右旋圆偏振光，然后进入传感光纤环3。传感光纤环3中间的通电的导体4在传感光纤环3的周围产生磁场，在该磁场产生的法拉第磁光效应下，这两束圆偏振光以不同的速度传输，然后这两束圆偏振光传输到反射镜5处经反射镜5反射且反射后这两束圆偏振光发生偏振模式互换。经反射镜5反射后的圆偏振光再次经过传感光纤环3而再产生一次法拉第磁光效应，由于其非互易特性，使得这两束圆偏振光相位差加倍。这两束圆偏振光再次经过四分之一波片2后，重新恢复为线偏振光，并在起偏器处发生干涉。最后携带相位差信息的光由耦合器耦合进电路模块中的光电探测器中。经光电探测器转换后得到的包含相位信息的光信号的公式为：

上式中，为光路损耗，为SLED光源输出功率，为调制相位，，其中，为传感光纤的匝数，为Verdet常数，为导体4中的电流。

从全光纤电流互感器整个工作原理和过程中可以看出，起偏器既有起偏作用又有干涉检偏的作用，在全光纤电流互感器中有很重要的作用。而SLED宽谱光源输出的光功率与相应波长的关系呈高斯分布，一般输出的光偏振度为25%左右，但是以上这两个特点会随SLED实际工作温度、使用时间、恒流漂移等因素而发生变化，这将导致起偏器输出的线偏振光也会相应发生一定的变化。为了使得起偏器输出的线偏振光保持比较稳定状态以期获得全光纤电流互感器测试精度的提高，首先需要对SLED输出的光进行消偏处理，使输出光波随机地均匀分布在所有可能的偏振态，即把光源输出的光转变为自然光。这样，起偏器输出的线偏振光将不受相应输入光偏振态和功率谱变化的影响，使起偏器输出的线偏振光能够保持一个稳定的状态，最终有利于提高全光纤电流互感器的电流测量精度。因此，在图1中的全光纤电流互感器的基础上增加一个消偏器6，如图2所示。

目前已有的消偏器结构主要有晶体式，也有全光纤式。但是晶体式结构的消偏器体积比较大，而且是分立式结构，工作的光谱带宽比较窄，而全光纤电流互感器实用的SLED光源为宽谱光源，因此晶体式消偏器不适合于全光纤电流互感器使用要求；目前的全光纤式消偏器结构比较复杂，体积也相对比较大，不利于全光纤电流互感器光路结构紧凑化设计要求。虽然目前还适用于宽谱光源的Lyot消偏器有了一定的理论分析，但是目前Lyot消偏器只停留在理论阶段，并没有成熟的制作方法。因此，目前的消偏器无法满足全光纤电流互感器的使用需求。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种制备过程简单、操作简易且成品率高的Lyot消偏器的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种Lyot消偏器的制作方法，包括：

S1、搭建线偏振光输出装置后，输出线偏振光，将该线偏振光作为制作消偏器时的参考信号；

S2、将输出线偏振光的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤进行熔接；

S3、将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行45°熔接；

S4、将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行45°熔接；

S5、在第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口处进行切割；

S6、对三段保偏光纤之间的熔接口进行保护。

进一步，所述步骤S1中所述线偏振光输出装置包括SLED光源以及与SLED光源熔接的起偏器，所述起偏器带有用于输出线偏振光的保偏光纤尾纤，所述线偏振光的消光比不小于30dB。

进一步，所述步骤S2，包括：

S21、将第一段保偏光纤的一端与保偏光纤尾纤放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备； 

S22、采用半自动熔接方式，将保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤初步对准，同时将第一段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；