[发明专利]一种光纤1/4波片相位延迟温度特性测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤电流互感器的技术领域，具体涉及一种光纤1/4波片相位延迟温度特性测量装置及方法。

背景技术

与传统电磁感应式电流互感器相比，全光纤电流互感器具有绝缘性能好、重量轻、没有磁致饱和危险、以及测量范围大、响应频带宽等优点，从而在近二十几年中得到了较大的发展。当前，制约光纤电流互感器实用化主要原因是其全温范围内（-40～60℃）电流比精度不够高，系统长期运行稳定性能有待改善等等。而λ/4光纤波片位相差误差的温度稳定性又是影响互感器电流比精度最主要因素之一。

1/4波片是光纤电流互感器的关键器件之一，由于1/4波片位相差误差的温度特性，会造成光纤电流互感器的尺度因子在温度条件下发生变化。利用1/4波片的温度特性可以对互感器的尺度因子进行修正，从而提高光纤电流互感器的测试精度。同时，利用1/4波片的温度特性也可以实现传感头温度的非接触测量，实现维尔德常数的在线补偿。但是目前由于1/4波片相位误差的温度特性模型的建立都是根据理论推导，没有可行的光纤1/4波片相位延迟温度特性测量方法，无法建立更加准确的误差模型，从而影响光纤电流互感器的测量精度。

发明内容

针对现阶段没有可行的光纤1/4波片相位延迟温度特性测量方法，无法建立更加准确的误差模型，本发明提出了一种光纤1/4波片相位延迟温度特性测量装置及方法。同时，本发明还消除了光功率波动的影响，理想情况下相位延迟为π/2，恰好位于干涉光强曲线的正交工作点上，保证了测试系统对波片相位延迟变化的检测灵敏度。

本发明提供的光纤1/4波片相位延迟温度特性测量装置，包括宽谱光源、偏振器、1/4波片和偏振分束器。宽谱光源发出的光经偏振器起偏变为线偏光；1/4波片的一端以角度α与偏振器的输出尾纤对轴熔接，经偏振器产生的线偏光在1/4波片中被分解为两束正交的线偏光，两束正交的线偏光分别沿1/4波片的快轴和慢轴传输；1/4波片的另一端与偏振分束器的输入尾纤以角度β对轴熔接，1/4波片中传输的两束线偏光又分别分解为两束正交的线偏光；4束线偏光输入偏振分束器，在偏振分束器中，其中两束线偏光在快轴发生干涉，另外两束线偏光在慢轴发生干涉，通过测量偏振分束器两输出尾纤的干涉光强，解算出1/4波片的相位延迟。

本发明提供的光纤1/4波片相位延迟温度特性测量方法，基于所述的光纤1/4波片相位延迟温度特性测量装置，具体是:

获得偏振分束器两输出尾纤的干涉光强I₁和I₂，且干涉光强I₁和I₂表示为:

I₁＝cos²αcos²β+sin²αsin²β-2cosαsinαcosβsinβcosδ_r

I₂＝cos²αsin²β+sin²αcos²β+2cosαsinαcosβsinβcosδ_r

其中，δ_r表示1/4波片的相位延迟;

设比值η为：η=I2-I1I2+I1K1+K2cosδr;]]>

中间参数K₁=-cos2αcos2β，K₂=sin2αsin2β；通过测定η得到δ_r。