[发明专利]一种光学电流传感器用集成光路芯片及其光学电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光学电流传感器技术领域，特别是一种光学电流传感器用集成光路芯片和带有该集成光路芯片的光学电流传感器。

背景技术

光学电流传感是智能电网，特别是特高压智能电网的中关键设备。经过过去近30年来的努力，光学电流传感器的技术已经趋向成熟，并在高压和特高压输电系统得到较为广泛的应用。但这类光学电流传感器其数据采集系统采用成本较高的光学相位闭环技术，除了使用宽带光源之外，还必须使用昂贵光相位调制器，光纤延迟线，及高速光信号接收单元(通常称为Pin-FIT)，具体结构如图1所示。因而目前的光学电流传感器的成本相当高，在高压或特高压输电系统使用，对其成本的要求还可以忍受，因为使用的量相对比较少。但如果用于中压或中压以下的配网输电系统，目前这样的成本是无法忍受的。

因此，设计性能可靠且低成本的光学电流传感器是十分有意义的。如图2所示，申请号为CN200710041685.4的中国发明专利公开了一种全光纤电流传感器，该全光纤电流传感器由3x3保偏光纤耦合器组成。本发明的一实施例直通式干涉型全光纤电流传感器包括有光源、3x3保偏光纤耦合器、光纤偏振器、1/4光纤波片和传感光纤环；光源连接到3x3保偏光纤耦合器的一端，3x3保偏光纤耦合器的其中两端口分别和两个光纤偏振器连接，两个光纤偏振器的另一端分别通过1/4光纤波片接到传感光纤环；3x3保偏光纤耦合器的其中一端口空置；3x3保偏光纤耦合器的剩余两端口分别通过两个光电探测器与信号处理器相连接。其虽然提出了一个低成本方案，不需要光相位调制器，不需要光相位延迟线，以及高速光信号接收单元。但看似简单，实际做起来也非常困难，特别是全光纤3x3保偏耦合器生产工艺复杂，其温度特性的一致性很难保证。同时在该方案中，3x3耦合器和2x2耦合器之间有一段相对较长的光纤(一般在1米左右)，当传感器的受振动，对传感器的性能也存在一定程度的影响。然而为确保光学电流传感器的稳定性，确保传感器中的每个分立器件或整个光路的稳定是至关重要的，因此在实际的生产过程中实施该方案很困难。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的就是提供一种光学电流传感器用集成光路芯片和带有该集成光路芯片的光学电流传感器。其可大幅降低光学电流传感器成本、提高温度稳定性及抗机械振动，更重要的是可大幅提高规模化生产的能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种光学电流传感器用集成光路芯片包括3×3光纤耦合器和2×2光纤耦合器；所述3×3光纤耦合器和所述2×2光纤耦合器通过两个传输臂连接，且其中一个传输臂上串接有偏振态转换器。

优选的技术方案，所述3×3光纤耦合器的三个波导有效长度为15mm。

优选的技术方案，所述2×2光纤耦合器的两个波导的有效长度为10mm。

优选的技术方案，所述两个传输臂的波导长度均为25mm。

一种带集成光路芯片的光学电流传感器包括有光源、光探测器、信号处理器、集成光路芯片、1/4光纤波片、电流传感环；所述集成光路芯片的第一端口通过一个光探测器与信号处理器连接，所述集成光路芯片的第三端口通过另一个光探测器与信号处理器连接，所述集成光路芯片的第二端口与光源连接，所述集成光路芯片的第四端口空置，所述集成光路芯片的第五端口通过1/4光纤波片连接到所述电流传感环一端，所述电流传感环的另一端设有反射镜。其中该集成光路芯片包括3×3光纤耦合器和2×2光纤耦合器；所述3×3光纤耦合器和所述2×2光纤耦合器通过两个传输臂连接，且其中一个传输臂上串接有偏振态转换器。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：