[发明专利]基于复合光涡旋的晶体电流传感器

权利要求书

1.一种基于复合光涡旋的晶体电流传感器，其特征在于：包括激光发射单元（A）、前端非偏振分束器（4）、复合光束生成单元（B）、晶体传感单元（C）和检测单元（D），所述激光发射单元（A）的输出端连接前端非偏振分束器（4）的输入端，复合光束生成单元（B）的输入端和输出端皆连接前端非偏振分束器（4）的信号端，前端非偏振分束器（4）的输出端连接晶体传感单元（C）的输入端，晶体传感单元（C）的输出端连接检测单元（D）的输入端；

激光发射单元（A）用于输出线偏振态的基模高斯光束，激光发射单元（A）输出的线偏振态的基模高斯光束的波长在复合光束生成单元（B）可调制的光波长范围内；

前端非偏振分束器（4）使线偏振态的基模高斯光束直接通过，向复合光束生成单元（B）输入线偏振态的基模高斯光束；

复合光束生成单元用于将接收到的线偏振态的基模高斯光束转换成光涡旋光束，复合光束生成单元（B）先将接收到的线偏振态的基模高斯光束转换成圆偏振态的基模高斯光束，再将圆偏振态的基模高斯光束均分成两路线偏振光，然后将两路线偏振光调制成光涡旋光束，再合束并转换为圆偏振态的复合光涡旋光束，然后输出至前端非偏振分束器（4）；

前端非偏振分束器（4）还能将来自复合光束生成单元（B）生成的复合光涡旋光束反射至晶体传感单元（C）；

晶体传感单元（C）主要包括晶体（13），晶体传感单元（C）用于将来自复合光束生成单元（B）生成的复合光涡旋光束沿晶体（13）光轴方向通入晶体（13）中，并施加沿晶体光轴方向的磁场，使施加磁场后产生法拉第磁光效应，然后将施加磁场前后的复合光涡旋光束反射至检测单元（D）；

检测单元（D）用于探测来自晶体传感单元（C）的施加磁场前后的复合光涡旋光束的光强分布，并计算加磁场前后光斑的偏转角，然后利用检测单元（D）的数据处理模块和检测单元（D）外联的上位机，通过对光斑的偏转角的大小计算，对应所加电流的大小，从而实现对电流的传感检测。

2.根据权利要求1所述基于复合光涡旋的晶体电流传感器，其特征在于：激光发射单元（A）主要包括共轴设置的保偏宽带可调谐激光器（1）、单模保偏跳线（2）和光纤准直器（3），且激光发射单元（A）的各光学器件都与前端非偏振分束器（4）共轴设置，所述光纤准直器（3）输出端作为所述激光发射单元（A）的输出端连接前端非偏振分束器（4）的输入端；保偏宽带可调谐激光器（1）用于产生线偏振态的基模高斯光，并保持光的偏振态不变；单模保偏跳线（2）用于输出激光；光纤准直器（3）用于将光束进行准直并扩束，使所述光纤准直器（3）输出端发射出的激光形成一束平行的线偏振态的基模高斯光束。

3.根据权利要求1所述基于复合光涡旋的晶体电流传感器，其特征在于：所述激光发射单元（A）的输出端输出的光束处于水平状态，复合光束生成单元（B）能将接收到的线偏振态的基模高斯光束转换成圆偏振态的基模高斯光束并均分成两路，一路为一束水平线偏振光，另一路为一束垂直线偏振光，并将两路线偏振光调制成光涡旋光束，再合束并转换为圆偏振态的复合光涡旋光束。