[发明专利]一种静态工作点可控制光电集成电场测量系统及方法

权利要求书

1.一种静态工作点可控制光电集成电场测量系统，其特征在于，所述系统包括：激光信号源、起偏器、传感器、光电转换模块和调节控制模块，所述激光信号源，与所述起偏器的输入端相连接，用于输出波长能够连续调节的激光信号，并将所述激光信号输出至起偏器；

所述起偏器，与所述传感器的输入端相连接，用于对所述激光信号进行处理，获取线偏振光，并通过保偏光纤将所述线偏振光耦合至传感器；

所述传感器，与所述光电转换模块的输入端相连接，用于获取所述线偏振光的光功率信号，并将所述光功率信号输出至光电转换模块；

所述光电转换模块，与所述调节控制模块相连接，用于将所述光功率信号转换为电压信号，并将所述电压信号的值输出至调节控制模块；

所述调节控制模块，与所述激光信号源的输入端相连接，所述调节控制模块包括：

调节单元，用于将所述电压信号的值和预设的标准电压值进行比较，获取比较结果，并根据所述比较结果对所述激光信号源输出的激光信号的波长进行控制，直至光电转换模块输出的电压信号的值与标准电压值相等；

计算单元，用于在测量待测电场时，根据光电转换模块输出的电压信号的值计算待测电场强度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器为马赫曾德尔干涉仪式M-Z型光波导，所述M-Z型光波导包括：偶极子天线和电极，用于感应外界特定方向的待测电场信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节单元包括：

标准电压值存储子单元，用于对标准电压值进行存储；

比较结果获取子单元，用于将所述电压信号的值和预设的标准电压值进行比较，获取比较结果，并将所述比较结果发送至控制子单元；

所述控制子单元，用于根据所述比较结果对所述激光信号源输出的激光信号的波长进行控制，直至光电转换模块输出的电压信号的值与标准电压值相等。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

将传感器放置于电场强度为0的环境下，通过调节激光信号源输出的激光信号的波长，使传感器的静态工作点为π/2，并利用公式(1)计算此时光电转换模块输出的电压信号的值，并将所述电压值作为标准电压值；

其中，a为计算因子1，与光电转换模块的转换系数、激光信号功率、光路损耗有关；b为计算因子2，与光电转换模块的转换系数、激光信号功率、光路损耗和光纤同波导的耦合情况有关；E_π为半波电场，与传感器晶体、天线和电极的结构尺寸有关；E为待测电场强度；V为光电转换模块输出的电压信号的值，V与E为余弦函数关系，为传感器的静态工作点，与晶体折射率、两支光波导长度差、激光信号波长有关。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制子单元，用于根据所述比较结果对所述激光信号源输出的激光信号的波长进行控制，包括：

将传感器放置于电场强度为0的环境下，

当电压信号的值大于标准电压值时，减小激光信号源的激光信号的波长，直至光电转换模块输出的电压信号的值与标准电压值相等时，停止发出调节激光信号波长控制信号，此时激光信号器输出的激光信号的波长不再改变，传感器的静态工作点为π/2；

当电压信号的值大于标准电压值时，增大激光信号源的激光信号的波长，直至光电转换模块输出的电压信号的值与标准电压值相等时，停止发出调节激光信号波长控制信号，此时激光信号器输出的激光信号的波长不再改变，传感器的静态工作点为π/2。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述激光信号源与起偏器通过单模光纤相连接；

所述传感器与光电转换模块通过单模光纤相连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算单元，用于在测量待测电场时，根据光电转换模块输出的电压信号的值计算待测电场强度，包括：

E＝kV+c(2)

其中，E为待测电场强度；k和c为传递系数，通过对传感器进行校准获取所述k和c；V为光电转换模块输出的电压信号的值。