专利名称：一种基于梯形结构的晶体光学电场传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于梯形结构的晶体光学电场传感器，属于电场测量技术领域。
背景技术：
20世纪80年代，随着光电子技术的发展，美国、日本、法国等国家的电气公司对基于分立光学元件的电场传感器进行了深入的研究。此类电场传感器的结构如图I所示，包括起偏器101、1/4波片102、电光晶体103和检偏器104。电场测量系统的传递函数可表不为
Vaut=A-[l + b-cos(kE + Vo)-\
其中E为待测电�。琕out为测量系统输出的电压信号，A代表光功率损耗及光电转换系数，b代表传感器的消光比，k代表传感器的灵敏度，卿为光学偏置点。为使传感器具有线性的输入、输出特性，需使传感器具有η /2的光学偏置点_。通常采用1/4波片使Ρο=π/2，但1/4波片的实际相位延迟量易受环境温度、加工精度和附加应力等因素的影响，并且其快慢轴在与电光晶体对准的过程中也会产生失配偏差，降低测量的准确度。因此寻找产生光学偏置点卿的其它方法，以消除1/4波片的不利影响，是提高传感器温度稳定性的关键。光束在电光晶体中传输时具有两个相互垂直的本征偏振态。设电光晶体的折射率为η，光束入射角为Θ，且满足Θ彡Qfarcsina/n)，则光束在晶体端面上发生全反射，全反射引入的两个相互垂直的本征偏振态之间的相位差为
//Slir Θ
发明内容
本发明的目的为提出一种基于梯形结构的晶体光学电场传感器，改变已有电场传感器的结构，将晶体的一个端面设计成梯形，利用光束在梯形端面的全反射产生H/2的光学偏置点，以提高传感器的温度稳定性。本发明提出的基于梯形结构的晶体光学电场传感器，包括晶体、起偏器和检偏器，所述的晶体的一个端部为梯形，另一端部为长方形，所述的起偏器粘接在晶体的长方形端部的激光入射处，所述的检偏器粘接在晶体的长方形端部的激光出射处，所述的晶体的梯形端部的顶角a与电场传感器的光学偏置点卿满足以下关系
I--I-
rcosaJ(nsma)2 -1 n-cos 2a J(n sin la y — I ^
φ0 = 4arctan|---；-J + 2arctan[----:-j
L //sirr a2a其中抑=π/2，η为晶体的折射率。本发明提出的基于梯形结构的晶体光学电场传感器，具有以下优点
I、本发明的传感器基于梯形结构，利用电光晶体端面的三次全反射产生光学偏置点，选取特定的梯形顶角，使光学偏置点_=π/2，去掉了已有技术中的1/4波片及其由于1/4波片带来的不利影响，简化了传感器结构，提高了传感器的温度稳定性。2、本发明的光学电场传感器不仅可以测量电场的幅值，还可以测量电场的频率、相位等信息，是一种时域电场传感器。
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是光束的第一个全反射面，6是光束的第二个全反射面，7是光束的第三个全反射面，8是激光源，9是输入保偏光纤，10是输出单模光纤，11是光电转换器，12是射频电缆，13是电信号检测器。
具体实施例方式本发明提出的基于梯形结构的晶体光学电场传感器，其结构如图2所示，包括晶体I、起偏器3和检偏器4。晶体I的一个端部为梯形，另一端部为长方形，起偏器3粘接在晶体的长方形端部的激光入射处，检偏器4粘接在晶体的长方形端部的激光出射处，晶体I的梯形端部的顶角a与电场传感器的光学偏置点卿满足以下关系
权利要求
1.一种基于梯形结构的晶体光学电场传感器，其特征在于该电场传感器包括晶体、起偏器和检偏器，所述的晶体的一个端部为梯形，另一端部为长方形，所述的起偏器粘接在晶体的长方形端部的激光入射处，所述的检偏器粘接在晶体的长方形端部的激光出射处，所述的晶体的梯形端部的顶角a与电场传感器的光学偏置点卿满足以下关系
全文摘要
本发明涉及一种基于梯形结构的晶体光学电场传感器，属于电场测量技术领域。该电场传感器包括晶体、起偏器和检偏器，所述的晶体的一个端部为梯形，另一端部为长方形，所述的起偏器粘接在晶体的长方形端部的激光入射处，所述的检偏器粘接在晶体的长方形端部的激光出射处，所述的晶体的梯形端部的顶角a与电场传感器的光学偏置点满足一定关系。本发明的传感器，利用电光晶体端面的三次全反射产生光学偏置点，选取特定的梯形顶角，使光学偏置点去掉了1/4波片，简化了传感器结构，提高了传感器的温度稳定性。本发明的光学电场传感器不仅可以测量电场的幅值，还可以测量电场的频率、相位等信息，是一种时域电场传感器。
文档编号G01R29/12GK102914702SQ20121043718
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者牛犇, 王博, 曾嵘, 庄池杰, 俞俊杰 申请人:清华大学
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