[发明专利]一种电场传感器的天线的设计方法和电场传感器

权利要求书

1.一种电场传感器的天线的设计方法，所述电场传感器为采用共路干涉技术路线的X切Z传集成光学电场传感器，其特征在于，包括下面步骤：

在所述电场传感器的铌酸锂晶片通过钛扩散后形成的直波导两侧设置电极和偶极子天线；预设所述电极和所述天线的尺寸参数；

当所述电极上的电压为半波电压V_π时，计算所述天线上的电场E_π；

根据E_π与待测电场的最大值E_0max判断所述电极和所述天线预设的尺寸参数是否满足电场测量精度要求。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述的根据E_π与待测电场的最大值E_0max判断所述电极和所述天线的设计是否满足精度要求的步骤包括：

当E_0max＞0.1E_π时，判断所述电极和所述天线预设的尺寸参数不满足电场测量精度要求，并重新设计所述电极和所述天线的尺寸参数；

当E_0max≤0.1E_π时，判断所述电极和所述天线预设的尺寸参数满足电场测量精度要求，并校核所述电场传感器的频率响应特性是否满足预设要求。

3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述的校核所述电场传感器的频率响应特性是否满足预设要求的步骤包括：

获取所述电场传感器的3dB上限截止频率f_c，比较f_c与所述待测电场的最高频率分量f的大小：

当f_c＞5f时，判断所述电极和所述天线预设的尺寸参数满足所述电场传感器的频率响应特性，确定所述电极和所述天线的尺寸参数；

否则，判断所述电极和所述天线预设的尺寸参数不满足所述电场传感器的频率响应特性，并重新设计所述电极和所述天线的尺寸参数。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的设计方法，其特征在于，所述电极的尺寸参数包括：所述电极的长度L和两个所述电极之间的间距d；

所述天线的尺寸参数包括：所述天线的有效长度h和所述天线的底部宽度w。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述天线上的电场E_π的计算方法包括下面步骤：

计算所述电极之间的半波电压V_π：

其中，λ为所述集成光学电场传感器的工作波长；Γ为电光重叠积分因子，由所述电极与所述直波导的相对位置决定；γ₂₂为铌酸锂晶片的线性电光系数；n₀为铌酸锂晶片的折射率；

计算所述天线上的电场E_π：

其中，Z_m为由所述电极和所述直波导构成的电压调制器的等效阻抗；Z_a为所述天线的等效阻抗；Z_e为所述电极的等效阻抗。

6.一种电场传感器，其特征在于，所述电场传感器为采用共路干涉技术路线的X切Z传集成光学电场传感器，在所述电场传感器的铌酸锂晶片通过钛扩散后形成的直波导两侧设置有电极和偶极子天线；所述电极和所述天线的尺寸参数通过权利要求1～5中任一项所述的设计方法获得。

7.根据权利要求6所述的电场传感器，其特征在于，所述电极和所述天线的制作材料为金。

8.根据权利要求6所述的电场传感器，其特征在于，所述电极的宽度为20μm，所述电极的厚度为1mm。

9.根据权利要求6所述的电场传感器，其特征在于，所述天线的厚度为1mm。

10.根据权利要求7所述的电场传感器，其特征在于，所述电场传感器的铌酸锂晶片宽度为2mm～2.5mm。