CN202351332U - 一种电场测量的电光敏感单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种用于电场测量的电光敏感单元，包括准直透镜、法拉第旋光镜和电光晶体，法拉第旋光镜两个相对面分别粘结在准直透镜和电光晶体的光入射面上，电光晶体为长方体，与电光晶体的光入射面相对的侧端面上粘结有反射镜，电光晶体的上端面安装有正电极、下端面安装有负电极。该电光传感单元利用电光晶体在外电场作用下的电光效应感应电场信号，并利用法拉第旋光镜实现两束正交线偏振光的模式互换，形成一种具有互易性的光路，出射的两束光只携带了电光晶体对它们的相位调制信息。该电光敏感单元具有结构简单、体积小、重量轻等优点；此外，除上、下端面的正、负电极外，该电光敏感单元均为绝缘材料，绝缘性能好。
Description
技术领域
本实用新型属于电光敏感器件，具体是涉及一种用于电场测量的电光敏感单元。
背景技术
传统的用于电力系统电场测量的敏感单元是线圈和铁芯，随着系统电压的不断升高，传统的敏感单元暴露出了一系列严重的缺点：高压和超高压情况下绝缘困难，匝间以及线圈与地之间存在击穿的危险。而且，随着电网电压越来越高，体积越来越大，造价越来越高，绝缘的矛盾越来越突出。跨接在电网中的互感器相当于一个非线性感性负载，在一定条件下，它与系统电容作用有可能发生铁磁共振，引起电力系统不稳定，甚至导致系统出现故障。铁芯存在饱和问题，饱和导致波形失真，线性误差增大。互感器的线圈和铁芯对信号有延时，使仪器的响应速度降低，频带变窄，不利于暂态信号和高频信号的测量。互感器在绝缘时体内充油，存在爆炸的潜在危险，危及周围设备及操作人员的生命安全等一系列问题。
为此，迫切的需要本领域技术人员开发出一款能够克服上述缺陷的电光敏感单元。
实用新型内容
为了解决传统电场测量的敏感单元的缺陷，本实用新型的目的在于提出一种结构简单、体积小、重量轻的电光敏感单元。
本实用新型的电光敏感单元是通过如下技术方案实现的：
一种用于电场测量的电光敏感单元，包括准直透镜、法拉第旋光镜和电光晶体，所述法拉第旋光镜两个相对面分别粘结在准直透镜和电光晶体的光入射面上，所述电光晶体为长方体，与电光晶体的光入射面相对的侧端面上粘结有反射镜，所述电光晶体的上端面安装有正电极、下端面安装有负电极。
其中，所述准直透镜集成于法拉第旋光镜上。
其中，将粘结有反射镜和安装有正、负电极的电光晶体封装于外壳中，该外壳上预留有供法拉第旋光镜穿过的开口。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的电光传感单元主要由法拉第旋光镜和电光晶体等组成，它利用电光晶体在外电场作用下的电光效应感应电场信号，并利用法拉第旋光镜实现两束正交线偏振光的模式互换，从而形成了一种具有互易性的光路，出射的两束光只携带了电光晶体对它们的相位调制信息。该电光敏感单元所用到的光学组件少，具有结构简单、体积小、重量轻等优点；由于除电极外，该电光敏感单元均为绝缘材料，所以具有良好的绝缘性能；此外，还可实现光路互易，能够大大提高长光路传输过程中的抗干扰能力。
附图说明
图1是本实用新型中电光敏感单元的结构示意图；
图中，1-准直透镜，2-法拉第旋光镜，3-电光晶体，4-反射镜，5-正电极，6-负电极，7-保偏光纤，8-外壳，9-开口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的电光敏感单元做进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型的电光敏感单元通过保偏光纤7与其它光学部件进行连接，该电光敏感单元包括准直透镜1、法拉第旋光镜2和电光晶体3，将电光晶体3的一个侧端面粘结反射镜4，对电光晶体3进行封装，并且在封装上预留有集成了准直透镜1的法拉第旋光镜2的位置，共同组成电光敏感单元。法拉第旋光镜2两个相对面分别粘结在准直透镜1和电光晶体3的光入射面上，电光晶体3为长方体，与电光晶体的光入射面相对的侧端面上粘结有反射镜4，电光晶体3的上端面安装有正电极5、下端面安装有负电极6。位于电光晶体上、下端面的正电极5和负电极6采用相同的金属材料，反射镜4采用玻璃，由于准直透镜1、法拉第旋光镜2、电光晶体3和反射镜4具有绝缘性能，所以该电光敏感单元具有良好的绝缘性能。为了对电光晶体进行保护和防止外界干扰，在实际应用时，最好将粘结有反射镜4和安装有正、负电极5、6的电光晶体3封装于外壳8中，该外壳8上还预留有开口9，法拉第旋光镜2穿过该开口9后安装于电光晶体的侧端面上。
本实用新型的电光敏感单元在外电场的作用下，电光晶体3发生电光效应，使得在晶体中传播的两束光产生相位差，相位差的大小与外加电场有关。在电光晶体3前放置有集成了准直透镜1的法拉第旋光镜2，使得经过电光晶体3之后从法拉第旋光镜2返回的光与原入射光相比，偏振方向旋转90度，实现两束正交偏振光的模式互换。
具体工作原理如下：沿保偏光纤的两个模式传输的两束正交线偏振光经准直透镜1准直扩束之后耦合进入法拉第旋光镜2，两束光的振动方向都旋转45度，之后进入电光晶体3。在外电场作用下产生电光效应，引入相位差φ。并经电光晶体表面的反射镜4反射后再次经过电光晶体3，累计获得2φ的相位差。再次经过法拉第旋光镜2后，两束光分别沿之前的旋转方向再旋转45度。这样，两束光振动面各自旋转了90度。此时，原来沿保偏光纤X轴传播的光变为沿保偏光纤的Y轴传播，原来沿保偏光纤Y轴传播的光变为沿保偏光纤的X轴传播。两束正交线偏振光实现了模式互换。两束光通过保偏光纤与其它光学部件相连接时，只携带了由电光晶体3的电光效应带来的相位差。
综上所述，本实用新型的电光敏感单元中所用到的光学元件体积小、重量轻，所以整体具有结构简单，不受电磁干扰，对被测电场扰动小等优点；并且，该电光敏感单元利用法拉第旋光效应和反射式光路实现了正交偏振光的模式互换，可形成互易性光路，提高光路的抗干扰能力。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种用于电场测量的电光敏感单元，包括准直透镜(1)、法拉第旋光镜(2)和电光晶体(3)，其特征在于：所述法拉第旋光镜(2)两个相对面分别粘结在准直透镜(1)和电光晶体(3)的光入射面上，所述电光晶体(3)为长方体，与电光晶体的光入射面相对的侧端面上粘结有反射镜(4)，所述电光晶体(3)的上端面安装有正电极(5)、下端面安装有负电极(6)。
2.如权利要求1所述的用于电场测量的电光敏感单元，其特征在于：所述准直透镜(1)集成于法拉第旋光镜(2)上。
3.如权利要求1所述的用于电场测量的电光敏感单元，其特征在于：将粘结有反射镜(4)和安装有正、负电极(5、6)的电光晶体(3)封装于外壳(8)中，该外壳(8)上预留有供法拉第旋光镜(2)穿过的开口(9)。
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- 2011-10-26 CN CN2011204130877U patent/CN202351332U/zh not_active Expired - Lifetime
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