基于铌酸锂晶体自身角度光偏置的光学电压传感器

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第20卷第7期传感技术学报Vo1．2ONo．72007年7月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDAH『AT0RSJUL．2007OpticalVoltageSensorUsingAngularOpticalBiasinginLithiumNiobateCrystalLIChang—sheng(SchoolofInstrumentScienceandOpto—electronicEngineering，BeihangUniversity，Beijing100083，Chin

2、a)Abstract：Anovelopticalvoltagesensorisproposedwhichisbasedontheangularopticalbiasinginuniaxialelectroopticcrysta1．Theopticalsensingunitisonlycomposedofasensingcrystalandtwoorthogonalpo—larizers．Differentfromthepreviousopticalvoltagesensorusingaquarterwaveplate，thisnews

3、ensingschemeutilizesthenaturalbirefringenceofuniaxialcrystalanditsparaxiallightbeam，andthe,r／2opticalbiasingcanbeproducedbyasmallangulardeviationofopticaxisfromlightbeam．Thus，thelinearmeas—urementofvoltagecanbeachievedeventhoughthereisnoadditionalquarterwaveplate．Theacv

4、oltageintherangeof0．2～35Vhasbeenmeasuredbytheuseofasinglelithiumniobatecrystal，andthenonlinearerrorislessthan1．8．Inaddition，thetemperaturedriftratioofthea／2opticalbiasinginlithiumnio—batecrystaltheoreticallyislowerthanthatofthegeneralmulti—orderquartzwaveplate．Comparedw

5、ithsomepreviousopticalvoltagesensors，thisnewsensorhassimpleconfigurationandlowcost，andthereisnodisadvantagescausedbyadditionalquarterwaveplate．Keywords：voltagemeasurement；electro—opticaleffect；angularopticalbiasingEEACC：7230E；7310B基于铌酸锂晶体自身角度光偏置的光学电压传感器*李长胜(北京航空航天大学仪器科学

6、与光电工程学院，北京100083)摘要：提出了一种利用单轴电光晶体自身角度光偏置的新型光学电压传感器，其光学传感单元由夹在两个正交偏振器之间的一个单轴电光晶体组成．与以往利用四分之一波片产生光偏置不同，新型电压传感器利用单轴传感晶体的自然双折射和近轴光束，将传感晶体沿电光双折射主轴方向转动一个小的角度，产生／2的角度光偏置．因此，可在不需要附加四分之一波片的条件下实现电压的线性传感．利用单块铌酸锂晶体作为传感元件，对0．2～35V交流电压进行测量的非线性误差低于1．8．此外，计算表明基于铌酸锂晶体的／2角度光偏置的温度漂移率低于普通多

7、级石英波片．新型传感器简化了光学电压传感器结构，降低了成本，并避免了以往传感器中附加四分之一波片对传感器性能的不利影响．关键词：电压测量；电光效应；角度光偏置中图分类号：TM930．12；TM451；TP212．13文献标识码：A文章编号：lOO4一l699(2OO7)O7一l494一O4电压、电流及电磁场等电磁变量的光学传感方晶体、四分之一波片和两个偏振器[_4]，其中的四分之法具有高绝缘性、响应速度快、安全、重量轻、易于网一波片用来提供,r／2光偏置，以实现电压的线性传络化等优点，在电力工业及电磁兼容研究领域中越感、扩大线性测量范

8、围、并提高测量灵敏度．但四分来越受到人们的关注[1。]．现已有各种光学传感方案之一波片的存在也给传感器带来一些不利影响，例提出，其中的光学电压传感器大部分是利用电光晶如：波片的实际相位延迟量易于受环境温度、加工精体的线性