[发明专利]基于复合光涡旋的晶体电流传感器

摘要

本发明公开了一种基于复合光涡旋的晶体电流传感器，其激光发射单元输出线偏振态基模高斯光束，复合光束生成单元将线偏振态的基模高斯光束分成两路，并将两路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，晶体传感单元将复合光涡旋光束沿晶体光轴通入晶体中，并施加电流产生沿晶体光轴方向的磁场，检测单元探测施加磁场前后的复合光涡旋光束的光强分布，复合光涡旋光束发生偏转，并通过偏转度大小计算对应所加电流大小，从而实现电流传感的功能。本发明利用光涡旋在传输过程中保持圆偏振态特性，利用法拉第磁光效应引起光束偏振态的改变能在复合光斑中直接体现的原理，有效解决因线性双折射使得光纤电流互感器灵敏度降低的问题。

主权项

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。