CN1419129A - 光纤电场传感器 - Google Patents

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李开成
张健梅
戴建华
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Huazhong University of Science and Technology
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Abstract

光纤电场传感器，属于一种光电测量器件，基于电光效应对电场进行测量，包括在光路上顺序放置的准直透镜、起偏器、λ/4波片、电光晶体、检偏器和耦合透镜，各光学元件嵌于有机玻璃基体上、有机玻璃基体具有与嵌入的光学元件形状和顺序相匹配的凹槽，光学元件之间以及光学元件和有机玻璃基体用光学胶粘接。光学元件不易发生位移，准直透镜和耦合透镜在同一平面内同一直线上，结构稳定，透镜之间易于对准，耦合效率高，便于光路系统的连接和调试，传感器的可靠性和稳定性大为提高，工艺大为简化。

Description

光纤电场传感器
技术领域
本发明属于一种光电测量器件，基于电光效应对电场进行测量。
背景技术
基于Pockels电光效应原理测量电场已有文献报道，见阎永志，王德和，高希才等，利用锗酸铋电光效应的光纤电压电场传感器，压电与声光，1986.2，第一期，p.p23-27；杨晓春，阎永志，光纤电场传感器温克尔斯元件的理论分析与设计，压电与声光，1986.4，第二期，p.p13-18，这种传感器主要由准直透镜、起偏器、λ/4波片、电光晶体、检偏器和耦合透镜组成。其过程为：LED发出的光经光纤传送到电场传感器，由准直透镜耦合入起偏器，再由λ/4波片产生π/2的相移，然后进入电光晶体，在电场的作用下，光发生双折射，即电光效应，双折射两光束之间的相位差与所施加的电场强度成正比，然后光由检偏器检偏，其输出光的光强度与被测电场强度成正比，最后由耦合透镜将光耦合入光纤传送到远方进行光电转换和信号处理。
传感器的各光学元件一般是在平面基底材料上粘接成一体。这种结构存在明显的缺点：1.由于无定位措施，光学元件不固定，易产生位移；2.由于透镜与起偏器端面的连接是悬空的，故结构不稳定，极易产生位移，甚至脱落，导致输入端透镜与输出端透镜之间耦合效率的改变，甚至没有耦合；3.由于结构不固定，故粘接的随意性大，往往粘接松紧不一，前后错位，往往借助于多台五维微调仪也难以做出理想的传感器，而且很耗时间。总之，上述结构的传感器稳定性和可靠性不高，加工工艺难度大，生产效率低，分散性大。
发明内容
本发明提出的光纤电场传感器，解决各光学元件位置固定和结构稳定性问题。
本发明的一种光纤电场传感器，包括在光路上顺序放置的准直透镜、起偏器、λ/4波片、电光晶体、检偏器和耦合透镜，其特征在于所述各光学元件嵌于有机玻璃基体上、有机玻璃基体具有与嵌入的光学元件形状和顺序相匹配的凹槽，光学元件之间以及光学元件和有机玻璃基体用光学胶粘接。
所述的光纤电场传感器，其进一步特征在于有机玻璃基体为上下对称的两片圆柱体，两片圆柱体所对平面上开槽，两片圆柱体将所述各光学元件封闭在内。
所述的光纤电场传感器采用有机玻璃为基底材料，分上下对称两扁平圆柱体，两圆柱体中间所对平面开槽，槽的尺寸根据起偏器、检偏器、波片、晶体和透镜的尺寸来确定，由于起偏器、检偏器、波片和电光晶体尺寸相对透镜为大，故槽的形状设计为台阶状，起偏器、检偏器、波片和晶体安放在中间槽，其组合连接的尺寸正好与槽的面积相当，光学元件不易发生位移。准直透镜和耦合透镜撂在两端的边槽内正好对准起偏器和检偏器端面的中间。由于放置准直透镜的两台阶槽在同一平面内的同一直线上，故两透镜结构稳定，透镜之间易于对准，不易发生位移，耦合效率高，便于光路系统的连接和调试，即使不用多维微调仪也可调出满意的效果，使传感器的可靠性和稳定性大为提高，工艺大为简化。
附图说明
图1为本发明示意图。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，准直透镜1、起偏器2、λ/4波片3、电光晶体4、检偏器5、耦合透镜6顺序放置在有机玻璃基体7的凹槽内，并用光学胶粘合，合上有机玻璃基体的上半部分，并将上下部分粘牢，即制成光纤电场传感器。

Claims (2)

1.一种光纤电场传感器，包括在光路上顺序放置的准直透镜、起偏器、λ/4波片、电光晶体、检偏器和耦合透镜，其特征在于所述各光学元件嵌于有机玻璃基体上、有机玻璃基体具有与嵌入的光学元件形状和顺序相匹配的凹槽，光学元件之间以及光学元件和有机玻璃基体用光学胶粘接。
2.如权利要求1所述的光纤电场传感器，其特征在于有机玻璃基体为上下对称的两片圆柱体，两片圆柱体所对平面上开槽，两片圆柱体将所述各光学元件封闭在内。
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