CN107561373A - 一种单光纤集成光波导电场测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单光纤集成光波导电场测量系统及方法，属于电磁场测量技术领域。本发明包括波长可调谐的保偏激光源、三端口保偏光环形器、反射式MZI型集成光波导电场传感器、光分路器、两个光电探测器、电信号处理单元、微控制器、保偏光纤、单模光纤。本发明通过采用反射式MZI光波导结构，使集成光波导电场传感器体积得到进一步减小，并且仅用一根光纤进行光输入和光输出，使测量系统结构变得更加简单，给实际工程应用尤其给一些狭小空间中的电场测量带来很大方便。通过采用控制可调谐激光源输出波长的办法，将反射式MZI型集成光波导电场传感器的静态工作点锁定在π/2，提高了集成光波导电场传感器系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种单光纤集成光波导电场测量系统及方法，属于电磁场测量技术领域。
背景技术
电场是自然界普遍存在的基本物理量，电场测量是众多科学和工程技术问题研究的重要手段之一。近年来，随着国防、电力、物理学等研究的不断深入，对强电磁脉冲如核电磁脉冲、高功率微波、雷电电磁脉冲等进行直接测量已经成为这些研究领域一个亟待解决的关键科技问题。为了实现对这类强电磁脉冲电场尤其为了对一些设备和系统内部狭小空间中的电场进行准确测量，希望采用的电场传感器具有微型化、宽频带、对被测电场干扰小、适应大场强测量、同时能够适应复杂多变的测量环境等特点。
以集成光学技术为基础的集成光波导电场传感器具有体积小、频带宽、对被测电场干扰小等优点，得到了深入研究，并已成为电磁场测量研究领域的热点和发展趋势。现有的集成光波导电场传感器系统结构示意图如图1所示。测量系统包括：置于待测电场区域内的集成光波导电场传感器3，置于观测区域（如电磁屏蔽室）内的单波长保偏激光源1、光电探测器5和电信号处理单元7，连接保偏激光源1的输出端和集成光波导电场传感器3的输入端的保偏光纤2，连接集成光波导电场传感器3的输出端和光电探测器5的单模光纤4，以及连接光电探测器5和电信号处理单元7的传输电缆6。该电场测量系统的基本工作原理是：当集成光波导电场传感器3接收到空间电场时，由于电光效应，晶体的折射率会发生变化，从而使集成波导电场传感器波导中传输的激光相位发生变化，并由马赫增德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）产生干涉效应将光相位变化转换为光强度变化，即实现被测电场对激光信号的光强度调制。已调制的光信号经过单模光纤4传输进入光电探测器5转换为电信号，并通过传输电缆6输入电信号处理单元7，用以获取被测电场的信息。测量系统输出电压V out 可表示为
V out =k[1+acos(bE+φ 0)] （1）
式（1）中，E为待测电场，k为光功率和光电转换系数的乘积，a为集成光波导电场传感器的消光比，b为集成光波导电场传感器自身决定的常数，φ 0为电场传感器的静态工作点。由（1）式分析可知，当φ 0等于π/2且bE远小于1时，电场测量系统输出交流电压为
V out ≈kabE （2）
由（2）式分析可知，此时电场测量系统输出电压V out 和待测电场E成近似线性关系，即通过电信号处理单元7对测量系统输出电信号进行计算处理，便可得出被测电场E的信息。
但是，现有的集成光波导电场传感器系统还存在两方面的缺陷：一是需要分别在集成光波导电场传感器两端使用两根光纤进行激光耦合输入与输出（器件两端都带有尾纤），限制了集成光波导电场传感器的整体尺寸，同时测量系统光路也较为复杂，给实际工程应用比如一些狭小空间中的电场测量带来不便；二是受晶体物理性质的影响，集成光波导电场传感器的静态工作点φ 0会随温度、湿度、应力等外界因素的变化而发生任意不同程度的变化，严重影响了集成光波导电场传感器系统的稳定性。因此，如何进一步减小集成光波导电传感器的体积、简化测量系统的结构，同时提高集成光波导电场传感器静态工作点的稳定性，是最终实现集成光波导电场器能够准确地测量空间电场的关键。
发明内容
本发明提供了一种单光纤集成光波导电场测量系统及方法，以用于通过采用外部微控制器对可调谐保偏激光源进行波长控制，将集成光波导电场传感器的静态工作点锁定在π/2，从而消除了外界因素对集成光波导电场传感器工作点的影响，提高了测量系统的稳定性。
本发明的技术方案是：一种单光纤集成光波导电场测量系统，包括：
波长可调谐的保偏激光源8，用于产生波长可受微控制器12调控的线偏振光束；
三端口保偏光环形器10，用于将输入反射式MZI型集成光波导电场传感器9的光信号和经过集成光波导电场传感器3反射膜反射回来的光信号分开；
反射式MZI型集成光波导电场传感器9，用于接收空间电场信号，并对集成光波导电场传感器3波导中传输的光信号产生调制作用，在集成光波导电场传感器3的一个端面制作光波反射膜，能将输入集成光波导电场传感器3的激光信号原路反射输出；
光分路器11，用于将反射式MZI型集成光波导电场传感器9反射输出的光信号分成两部分，并通过单模光纤4输入两个光电探测器5；
两个光电探测器5，用于将光分路器11输出的两部分光信号转换为电信号，其中一个光电探测器5转换输出的电信号由传输电缆6输入微控制器12，作为反馈控制信号对波长可调谐的保偏激光源8进行波长控制，另一个光电探测器5转换输出的电信号由传输电缆6输入电信号处理单元7，用于获取被测电场的信息；
电信号处理单元7，通过传输电缆6与光电探测器5相连接，用于对光电探测器5输出的电信号进行处理，从而获取被测电场的信息；
微控制器12，用于对反馈控制信号进行处理，并向波长可调谐的保偏激光源8发出波长控制信号，从而通过调控工作波长将反射式MZI型集成光波导电场传感器9的静态工作点锁定在π/2，即使集成光波导电场传感器3稳定地工作在线性区；
保偏光纤2，其中一根用于将波长可调谐的保偏激光源8和三端口保偏光环形器10的端口1相连接，另一根用于将保偏光环形器的端口2和反射式MZI型集成光波导电场传感器9相连接；使用保偏光纤2将波长可调谐的保偏激光源8输出线偏振光输入三端口保偏光环形器10的端口1，并使用保偏光纤2将三端口保偏光环形器10端口2输出的光信号耦合输入反射式MZI型集成光波导电场传感器9；
单模光纤4，用于将三端口保偏光环形器10端口3输出的光信号接入到光分路器11。
所述的波长可调谐的保偏激光源8中心波长为1550 nm，可调波长范围覆盖光纤通信用C波段1530 nm至1565 nm，输出波长受外部微控制器12调控。
所述的反射式MZI型集成光波导电场传感器9为：在一片具有电光效应的晶片13上采用钛扩散或质子交换技术制作两臂非对称的Y形光波导14，其中上臂为弯曲光波导、下臂为直波导，并在直波导两侧制作金属电极17和金属偶极子天线16，最后在集成光波导电场传感器3的末端端面制作介质或者金属光波反射膜15。
所述的反射式MZI型集成光波导电场传感器9所用的晶片为任何一种具有电光效应的晶片，例如铌酸锂晶片。
一种采用单光纤集成光波导电场测量系统进行测量的方法：
波长可调谐的保偏激光源8输出的线偏振光，经过三端口保偏光环形器10，由保偏光纤2输入反射式MZI型集成光波导电场传感器9的两臂非对称的Y形光波导14，当反射式MZI型集成光波导电场传感器9的偶极子天线16接收到空间电场时，会在金属电极17之间形成感应电压，由于具有电光效应的晶片13具有电光效应，该电压将使反射式MZI型集成光波导电场传感器9的光波导中输出的光波相位发生变化，即光相位调制，相位已调光信号将被反射式MZI型集成光波导电场传感器9末端的反射膜15反射回来输入两臂非对称的Y形光波导14，并在Y形光波导的输入端发生干涉效应，从而将光相位变化将转化为光强度变化，即光强度调制，强度已调制的光信号将再次由保偏光纤2输入三端口保偏光环形器10，然后由三端口保偏光环行器10的端口3输出进入光电探测器5转换为电信号，通过电信号处理单元7对该电信号进行处理便可得到被测电场的信息。
本发明的有益效果是：（1）通过采用反射式MZI光波导结构，使集成光波导电场传感器体积得到进一步减小，并且仅用一根光纤进行光输入和光输出，使测量系统结构变得更加简单，给实际工程应用尤其给一些狭小空间中的电场测量带来很大方便。（2）通过采用控制可调谐激光源输出波长的办法，将反射式MZI型集成光波导电场传感器的静态工作点锁定在π/2，提高了集成光波导电场传感器系统的稳定性。
附图说明
图1为现有的集成光波导电场测量系统结构示意图；
图2为本发明提出的单光纤集成光波导电场测量系统结构示意图；
图3为本发明提出的单光纤集成光波导电场测量系统中的反射式MZI型集成光波导电场传感器的结构示意图。
图中各标号：1-单波长保偏激光源，2-保偏光纤，3-集成光波导电场传感器，4-单模光纤，5-光电探测器，6-传输电缆，7-电信号处理单元，8-波长可调谐的保偏激光源，9-反射式MZI型集成光波导电场传感器，10-三端口保偏光环形器，11-光分路器，12-微控制器，13-具有电光效应的晶片，14-两臂非对称的Y形光波导，15-反射膜，16-金属偶极子天线，17-金属电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：一种单光纤集成光波导电场测量系统，系统结构如图2所示，系统包括：
波长可调谐的保偏激光源8，用于产生波长可受微控制器12调控的线偏振光束；
三端口保偏光环形器10，用于将输入反射式MZI型集成光波导电场传感器9的光信号和经过集成光波导电场传感器3反射膜反射回来的光信号分开；
反射式MZI型集成光波导电场传感器9，用于接收空间电场信号，并对集成光波导电场传感器3波导中传输的光信号产生调制作用，在集成光波导电场传感器3的一个端面制作光波反射膜，能将输入集成光波导电场传感器3的激光信号原路反射输出；
其结构示意图如图3所示；所述的反射式MZI型集成光波导电场传感器9为：在一片具有电光效应的晶片13上采用钛扩散或质子交换技术制作两臂非对称的Y形光波导14，其中上臂为弯曲光波导、下臂为直波导，并在直波导两侧制作金属电极17和金属偶极子天线16，最后在集成光波导电场传感器3的末端端面制作介质或者金属光波反射膜15。
光分路器11，用于将反射式MZI型集成光波导电场传感器9反射输出的光信号分成两部分，并通过单模光纤4输入两个光电探测器5；
两个光电探测器5，用于将光分路器11输出的两部分光信号转换为电信号，其中一个光电探测器5转换输出的电信号由传输电缆6输入微控制器12，作为反馈控制信号对波长可调谐的保偏激光源8进行波长控制，另一个光电探测器5转换输出的电信号由传输电缆6输入电信号处理单元7，用于获取被测电场的信息；
电信号处理单元7，通过传输电缆6与光电探测器5相连接，用于对光电探测器5输出的电信号进行处理，从而获取被测电场的信息；
微控制器12，用于对反馈控制信号进行处理，并向波长可调谐的保偏激光源8发出波长控制信号，从而通过调控工作波长将反射式MZI型集成光波导电场传感器9的静态工作点锁定在π/2，即使集成光波导电场传感器3稳定地工作在线性区；
保偏光纤2，其中一根用于将波长可调谐的保偏激光源8和三端口保偏光环形器10的端口1相连接，另一根用于将保偏光环形器的端口2和反射式MZI型集成光波导电场传感器9相连接；使用保偏光纤2将波长可调谐的保偏激光源8输出线偏振光输入三端口保偏光环形器10的端口1，并使用保偏光纤2将三端口保偏光环形器10端口2输出的光信号耦合输入反射式MZI型集成光波导电场传感器9；
单模光纤4，用于将三端口保偏光环形器10端口3输出的光信号接入到光分路器11。
所述的波长可调谐的保偏激光源8中心波长为1550 nm，可调波长范围覆盖光纤通信用C波段1530 nm至1565 nm，输出波长受外部微控制器12调控。
所述的反射式MZI型集成光波导电场传感器9所用的晶片为任何一种具有电光效应的晶片，例如铌酸锂晶片。
一种采用单光纤集成光波导电场测量系统进行测量的方法：
波长可调谐的保偏激光源8输出的线偏振光，经过三端口保偏光环形器10，由保偏光纤2输入反射式MZI型集成光波导电场传感器9的两臂非对称的Y形光波导14，当反射式MZI型集成光波导电场传感器9的偶极子天线16接收到空间电场时，会在金属电极17之间形成感应电压，由于具有电光效应的晶片13具有电光效应，该电压将使反射式MZI型集成光波导电场传感器9的光波导中输出的光波相位发生变化，即光相位调制，相位已调光信号将被反射式MZI型集成光波导电场传感器9末端的反射膜15反射回来输入两臂非对称的Y形光波导14，并在Y形光波导的输入端发生干涉效应，从而将光相位变化将转化为光强度变化，即光强度调制，强度已调制的光信号将再次由保偏光纤2输入三端口保偏光环形器10，然后由三端口保偏光环行器10的端口3输出进入光电探测器5转换为电信号，通过电信号处理单元7对该电信号进行处理便可得到被测电场的信息。
提出一种单光纤集成光波导电场测量系统，一方面通过在集成光波导电场传感器的一个端面制作反射膜，形成反射式MZI型集成光波导结构，使得在集成光波导电场传感器一端仅用一根光纤便可完成激光耦合输入和输出，这样有效地减小了集成光波导电场传感器的体积，同时使集成光波导电场测量系统结构更加简单，给一些狭小空间中的电场测量带来很大方便。另一方面，通过采用微控制器对可调谐激光源进行波长控制，将集成光波导电场传感器的静态工作点锁定在π/2，即使集成光波导电场传感器工作在近线性区，由此消除了外界因素对集成光波导电场传感器工作点的影响，提高了测量系统的稳定性。
本发明提出的单光纤集成光波导电场测量系统中，反射式MZI型集成光波导电场传感器工作点控制原理如下：
设计一个臂长差为ΔL的非对称反射式MZI型集成光波导电场传感，其静态工作点φ 0可以表示为
φ 0=(4π/λ)n eff ΔL+Δφ 0 （3）
式（3）中，λ为反射式MZI型集成光波导电场传感器的工作波长，n eff 为光波导的有效折射率，Δφ 0为反射式MZI型集成光波导电场传感器制作工艺误差、外界温度、湿度、应力等因素引起的工作点变化。由于电光晶体具有热释电、压电、弹光等物理效应，Δφ 0将随外界因素的变化而任意变化，即传感器的静态工作点φ 0会发生漂移。由（3）式分析可知，当传感器静态工作点φ 0发生漂移，即Δφ 0发生变化时，通过控制改变反射式MZI型集成光波导电场传感器的工作波长λ可以补偿Δφ 0的变化，即可以通过控制波长可调谐的保偏激光源的输出波长将反射式MZI型集成光波导电场传感器的静态工作点φ 0始终锁定在π/2，从而使反射式MZI型集成光波导电场测量系统稳定地工作在近线性区。
本发明提出的单光纤集成光波导电场测量系统中，波长可调谐的保偏激光源8可采用Oclaro公司生产的TL5000系列可调谐激光模块，其波长可调谐范围从1530 nm到1565nm。保偏光纤2和单模光纤4可采用中心波长1550 nm的光纤通信用标准光纤，长度根据实际测量需求而定，实现待测电场区域与观测区域的电气隔离。反射式MZI型集成光波导电场传感器9的衬底为具有电光效应的晶片13（如铌酸锂），采用质子交换或者钛扩散技术在晶片表面制作两臂非对称Y形光波导14，然后在两臂非对称Y形光波导14的直波导臂两侧制作金属（如金）偶极子天线16和金属（如金）电极17，最后在集成光波导电场传感器末端端面制作介质或者金属反射膜15。光分路器11可采用中心波长1550 nm的光纤通信用标准单模光纤分路器。光电探测器5的光响应范围至少覆盖1530 nm至1565 nm，灵敏度可根据实际电场测量需求进行选择。微控制器12可选用C8051系列单片机，实现将模数转换、数字信号运算、串口通信等功能集成在一起。电信号处理单元7可根据实际电场测量需求进行研制，也可选用商用示波器或者频谱仪等。
综上，本发明提出的单光纤集成光波导电场测量系统，一方面有效地减小了电场传感器的体积，同时使系统结构更加简单，适合用于一些狭小空间中的电场测量；另一方面，采用波长控制的方法实现将反射式MZI型集成光波导电场传感器的工作点稳定地锁定在π/2，提高了反射式MZI型集成光波导电场测量系统工作的稳定性。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种单光纤集成光波导电场测量系统，其特征在于：包括
波长可调谐的保偏激光源（8），用于产生波长可受微控制器（12）调控的线偏振光束；
三端口保偏光环形器（10），用于将输入反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）的光信号和经过集成光波导电场传感器（3）反射膜反射回来的光信号分开；
反射式MZI型集成光波导电场传感器（9），用于接收空间电场信号，并对集成光波导电场传感器（3）波导中传输的光信号产生调制作用，在集成光波导电场传感器（3）的一个端面制作光波反射膜，能将输入集成光波导电场传感器（3）的激光信号原路反射输出；
光分路器（11），用于将反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）反射输出的光信号分成两部分，并通过单模光纤（4）输入两个光电探测器（5）；
两个光电探测器（5），用于将光分路器（11）输出的两部分光信号转换为电信号，其中一个光电探测器（5）转换输出的电信号由传输电缆（6）输入微控制器（12），作为反馈控制信号对波长可调谐的保偏激光源（8）进行波长控制，另一个光电探测器（5）转换输出的电信号由传输电缆（6）输入电信号处理单元（7），用于获取被测电场的信息；
电信号处理单元（7），通过传输电缆（6）与光电探测器（5）相连接，用于对光电探测器（5）输出的电信号进行处理，从而获取被测电场的信息；
微控制器（12），用于对反馈控制信号进行处理，并向波长可调谐的保偏激光源（8）发出波长控制信号，从而通过调控工作波长将反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）的静态工作点锁定在π/2，即使集成光波导电场传感器（3）稳定地工作在线性区；
保偏光纤（2），其中一根用于将波长可调谐的保偏激光源（8）和三端口保偏光环形器（10）的端口1相连接，另一根用于将保偏光环形器的端口2和反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）相连接；使用保偏光纤（2）将波长可调谐的保偏激光源（8）输出线偏振光输入三端口保偏光环形器（10）的端口1，并使用保偏光纤（2）将三端口保偏光环形器（10）端口2输出的光信号耦合输入反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）；
单模光纤（4），用于将三端口保偏光环形器（10）端口3输出的光信号接入到光分路器（11）。
2.根据权利要求1所述的单光纤集成光波导电场测量系统，其特征在于：所述的波长可调谐的保偏激光源（8）中心波长为1550 nm，可调波长范围覆盖光纤通信用C波段（1530 nm至1565 nm），输出波长受外部微控制器（12）调控。
3.根据权利要求1所述的单光纤集成光波导电场测量系统，其特征在于：所述的反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）为：在一片具有电光效应的晶片（13）上采用钛扩散或质子交换技术制作两臂非对称的Y形光波导（14），其中上臂为弯曲光波导、下臂为直波导，并在直波导两侧制作金属电极（17）和金属偶极子天线（16），最后在集成光波导电场传感器（3）的末端端面制作介质或者金属光波反射膜（15）。
4.根据权利要求3所述的单光纤集成光波导电场测量系统，其特征在于：所述的反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）所用的晶片为任何一种具有电光效应的晶片，例如铌酸锂晶片。
5.一种采用权利要求1所述的单光纤集成光波导电场测量系统进行测量的方法，其特征在于：
波长可调谐的保偏激光源（8）输出的线偏振光，经过三端口保偏光环形器（10），由保偏光纤（2）输入反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）的两臂非对称的Y形光波导（14），当反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）的偶极子天线（16）接收到空间电场时，会在金属电极（17）之间形成感应电压，由于具有电光效应的晶片（13）具有电光效应，该电压将使反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）的光波导中输出的光波相位发生变化，即光相位调制，相位已调光信号将被反射式MZI型集成光波导电场传感器（9）末端的反射膜（15）反射回来输入两臂非对称的Y形光波导（14），并在Y形光波导的输入端发生干涉效应，从而将光相位变化将转化为光强度变化，即光强度调制，强度已调制的光信号将再次由保偏光纤（2）输入三端口保偏光环形器（10），然后由三端口保偏光环行器（10）的端口3输出进入光电探测器（5）转换为电信号，通过电信号处理单元（7）对该电信号进行处理便可得到被测电场的信息。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108957152A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-07 | 昆明理工大学 | 一种基于波长解调的集成光波导电场传感器系统及其测量方法 |
| CN108957153A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-07 | 昆明理工大学 | 一种平行板型天线集成光波导全向电场传感器 |
| CN109946514A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-28 | 昆明理工大学 | 一种光学微波光子滤波芯片、微波频率测量系统及方法 |
| CN109975618A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-07-05 | 昆明理工大学 | 抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片、系统及方法 |
| CN110927872A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-03-27 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 具有大光程差的光波导强度调制器芯片 |
| CN111337759A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-26 | 中国地质大学（武汉） | 一种集成bgo晶体光波导的闭环电场检测系统 |
| CN111398694A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-10 | 中国地质大学（武汉） | 一种光路互易的集成bgo晶体光波导闭环电场检测系统 |
| CN113433368A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-24 | 北京森馥科技股份有限公司 | 一种铌酸锂集成mzi型光波导大电流传感器及测量系统 |
| CN115327244A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-11-11 | 西北核技术研究所 | 一种无关偏置的双色光波导电磁脉冲测量装置及测量方法 |
-
2017
- 2017-08-03 CN CN201710654158.4A patent/CN107561373A/zh active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张家洪: "集成光波导三维脉冲电场传感系统研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 李万军: "集成光波导脉冲电场传感器直流漂移控制技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108957152A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-07 | 昆明理工大学 | 一种基于波长解调的集成光波导电场传感器系统及其测量方法 |
| CN108957153A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-07 | 昆明理工大学 | 一种平行板型天线集成光波导全向电场传感器 |
| CN108957153B (zh) * | 2018-07-02 | 2020-10-27 | 昆明理工大学 | 一种平行板型天线集成光波导全向电场传感器 |
| CN109946514A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-28 | 昆明理工大学 | 一种光学微波光子滤波芯片、微波频率测量系统及方法 |
| CN109975618A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-07-05 | 昆明理工大学 | 抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片、系统及方法 |
| CN110927872A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-03-27 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 具有大光程差的光波导强度调制器芯片 |
| CN111337759A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-26 | 中国地质大学（武汉） | 一种集成bgo晶体光波导的闭环电场检测系统 |
| CN111398694A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-10 | 中国地质大学（武汉） | 一种光路互易的集成bgo晶体光波导闭环电场检测系统 |
| CN111398694B (zh) * | 2020-03-04 | 2021-05-28 | 中国地质大学（武汉） | 一种光路互易的集成bgo晶体光波导闭环电场检测系统 |
| CN113433368A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-24 | 北京森馥科技股份有限公司 | 一种铌酸锂集成mzi型光波导大电流传感器及测量系统 |
| CN113433368B (zh) * | 2021-07-02 | 2023-03-14 | 北京森馥科技股份有限公司 | 一种铌酸锂集成mzi型光波导大电流传感器及测量系统 |
| CN115327244A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-11-11 | 西北核技术研究所 | 一种无关偏置的双色光波导电磁脉冲测量装置及测量方法 |
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