[发明专利]基于磁光非互易特性的MZ干涉结构的电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光学电流传感器，特别涉及一种基于磁光非互易特性的MZ干涉 结构的电流传感器。

背景技术

现代信息技术是由信息的采集、传输和处理技术组成，因此传感器、通信和 计算机技术成为信息技术的三大支柱。各类传感器层出不穷，成为了对温度、 应力、压力、电流和溶液折射率等物理量测量的重要工具。但这些传感器并非 只对单一变量敏感，这就带来了一个多参量的相互干扰问题。如对电流测量时， 温度、应力等的变化也会引起参照量的变化，这是所不希望的。一般情况下， 往往是忽略温度和应力的影响，但是在需要精确测量，或在温度、应力等变化 较大环境中测量时，则需采用有效手段来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于磁光非互易特性的MZ干涉结构的电流传 感器。基于MZ干涉结构，通过对磁光非互易量的测量，从而避免周围环境中 互易量(如温度，应力等)影响，再通过磁光非互易量与电流的关系，实现高 稳定性能的电流传感器。

本发明采用的技术方案如下：

本发明它基于MZ干涉结构，由两个干涉臂分别连接分束器和合束器而成； 其特征在于：在两根弯绕的光纤干涉臂中分别植入磁光材料覆盖层，两磁光材 料覆盖层植入的位置要保证光的传输方向平行相反。

所述的两个磁光材料覆盖层的材料相同，几何尺寸相等。

所述的两根弯绕的光纤干涉臂总长度应相等，弯绕次数应相同。

测量时，根据MZ干涉原理，若两光纤干涉臂中存在相位差，在输出端输出 时，输出强度由于干涉而发生变化。两光纤对称的置于电流的两侧，电流在对 称的两侧产生的磁场方向相反，并使光场通过两干涉臂中有磁光材料覆盖层的 方向相反，所以两光纤干涉臂中由于磁光效应导致的相位变化等大、反向。此 时，光在两含磁光材料光纤干涉臂中传播时产生相位差是非互易的，以在两干 涉臂产生的相移互为正负的推挽方式工作。由输出端强度的可以获得两光纤干 涉臂的相位差，即磁光非互易相移，通过非互易相移与被检测电流的关系，最 终达到检测电流的目的。

本发明具有的有益效果是：

本发明把非互易相移引入MZ结构，光在这两光纤干涉臂中传播时产生相位 差是非互易的，只与引起磁光效应的被测电流有关，而且两光纤干涉臂是以推 挽方式工作的，同时受周围环境等因素(如温度、应力等)产生的互易相移量 通过MZ干涉结构抵消。利用磁光材料的非互易特性，结合MZ结构的干涉特 性，通过对结构参数的优化，可以实现高稳定性、高灵敏度的电流探测。本发 明具有结构通俗，工艺简单，设计灵活，功能性强等特点，在对复杂环境下电 流传感有广泛的应用前景和应用价值。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是图1一个典型的结构示意图。

图3是图1另一个典型的结构示意图。

图4是图2中A-A剖面结构图。

图5是含磁光材料的光纤干涉臂结构图。

图6输出光场强度随电流变化的仿真图。

图中：1、分束器，2、两根含磁光材料的光纤干涉臂，3、合束器，4、覆盖 磁光材料的光纤侧面抛光区，5、磁光材料覆盖层，6、被测电流。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括分束器1、两根含磁光材料的光纤干涉臂2、合束 器3：分束器1将输入光场均分到两根含磁光材料的光纤干涉臂2A，2B的输入 端，在两根含磁光材料的光纤干涉臂2A，2B中传输的光场由于磁光效应引起了 不同的相移延迟，两根含磁光材料的光纤干涉臂2A，2B的输出端与合束器5 连接，发生干涉。测量出干涉光场强度，便可得出两光纤干涉臂引起的相位差。 光在这两光纤干涉臂中传播时产生相位差只与引起磁光效应的被测电流有关， 根据它与被测电流的关系，构成电流传感器。