一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器和光纤电流互感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器和光纤电流互感器，该Y型钛扩散铌酸锂相位调制器包括铌酸锂晶体、Y型光波导元件、第一条型光波导元件、第二条型光波导元件和电极元件，Y型光波导元件、第一条型光波导元件和第二条型光波导元件采用钛扩散工艺均设置在铌酸锂晶体上，第一条型光波导元件连接Y型光波导元件的一个分束端，第二条型光波导元件连接Y型光波导元件的另一分束端，电极元件包括设置在第一条型光波导元件上的第一地电极和第一调制电极以及设置在第二条型光波导元件上的第二地电极和第二调制电极。其提高集成度，节省了成本，降低了工艺难度，有利于FOCT产品实际应用时满足双重化要求的标准，促进光纤电流互感器的推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器和光纤电流互感器
本技术涉及电力设备
，特别是一种新型的Y型钛扩散铌酸锂相位调制器和采用该Y型钛扩散铌酸锂相位调制器的光纤电流互感器。
技术介绍
相位调制器是光纤电流互感器的光路中的重要光学器件，相位调制器通常采用铌酸锂(LiNbO3)相位调制器，尤其是条型钛(Ti)扩散铌酸锂(LiNbO3)相位调制器是目前光纤电流互感器(FOCT)光路设计中最为典型的方案之一。其光路主要由SLD光源、分光器件、起偏器、条型钛扩散铌酸锂相位调制器、光电探测器等光学器件组成，如图1所示，包括光源1、分光器件2、起偏器3、条型钛扩散铌酸锂相位调制器4、光纤延迟环5、传感元件6(由1/4波片601、传感光纤环602和反射镜603组成)、光电探测器7和信号处理电路板，信号处理电路板包括AD转换电路、数字信号处理单元和DA转换电路等器件。其中，条型钛扩散铌酸锂相位调制器4、起偏器3、分光器件2、光电探测器7、AD转换电路、数字信号处理单元和DA转换电路形成闭环结构。条型Ti扩散LiNbO3相位调制器的电光性能稳定、灵敏度高、动态性能好，调制频率可高达几百兆赫兹，用在数字闭环的光纤电流互感器(FOCT)系统上，可大大提升其带宽和测量范围，是一种非常理想的相位调制器。但是条型Ti扩散LiNbO3相位调制器是一种集成光学器件，设计加工难度较大，生产制作工艺复杂，导致其成本居高不下。目前制约FOCT大量推广应用的主要阻力之一也是成本问题，但单纯地要求相位调制器等光学器件降低成本是一个比较缓慢的过程，越来越多的FOCT设计者开始思索开发多合一的FOCT光路方案，将多套FOCT的光路合并成一套，借此大幅度降低光学器件数量和成本。尤其在《智能变电站继电保护技术规范》中对于闭环方式的光纤电流互感器规定为“每套FOCT内宜配置四个保护用传感元件，由四路独立的采样系统进行采集，每两路采样系统数据通过各自通道输出至同一MU”，因此，满足双采样双重化要求的需要采用多套光纤电流互感器，使得应用成本加倍，尤其是相位调制器这一昂贵光学部件要准备四套，导致许多用户难以接受，严重阻碍了光纤电流互感器的推广应用。
技术实现思路
本技术针对现有的条型Ti扩散LiNbO3相位调制器成本高从而阻碍光纤电流互感器满足双重化要求的推广应用的问题，提供一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，集成Y型光波导元件和两块条型光波导元件，提高集成度，节省了成本，降低了工艺难度，有利于FOCT产品实际应用时满足双重化要求的标准，促进光纤电流互感器的推广应用。本技术还涉及一种采用该Y型钛扩散铌酸锂相位调制器的光纤电流互感器。本技术的技术方案如下：一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，其特征在于，包括铌酸锂晶体、Y型光波导元件、第一条型光波导元件、第二条型光波导元件和电极元件，所述Y型光波导元件、第一条型光波导元件和第二条型光波导元件采用钛扩散工艺均设置在铌酸锂晶体上，所述第一条型光波导元件连接Y型光波导元件的一个分束端，所述第二条型光波导元件连接Y型光波导元件的另一分束端，所述电极元件包括设置在第一条型光波导元件上的第一地电极和第一调制电极以及设置在第二条型光波导元件上的第二地电极和第二调制电极。所述第一条型光波导元件0°对轴熔接Y型光波导元件的一个分束端，所述第二条型光波导元件0°或90°对轴熔接Y型光波导元件的另一分束端。一种光纤电流互感器，其特征在于，采用上述的Y型钛扩散铌酸锂相位调制器。还包括光源、分光器件、起偏器、第一光纤延迟环、第一传感元件、第二光纤延迟环、第二传感元件、AD转换电路、数字信号处理单元、第一DA转换电路和第二DA转换电路，所述光源、分光器件和起偏器依次连接，所述Y型光波导元件的合束端连接起偏器，所述第一条型光波导元件依次连接第一光纤延迟环和第一传感元件，所述第二条型光波导元件依次连接第二光纤延迟环和第二传感元件，所述分光器件还依次连接光电探测器、AD转换电路和数字信号处理单元，所述数字信号处理单元均连接第一DA转换电路和第二DA转换电路，所述第一DA转换电路通过一地线和一调制信号线相应连接第一地电极和第一调制电极，所述第二DA转换电路通过另一地线和另一调制信号线相应连接第二地电极和第二调制电极；所述数字信号处理单元基于时分复用技术分别通过第一DA转换电路和第二DA转换电路相应的控制Y型钛扩散铌酸锂相位调制器的第一条型光波导元件的第一调制电极和第二条型光波导元件的第二调制电极进行调制。所述Y型光波导元件的合束端0°粘接第一根定轴光纤并通过所述第一根定轴光纤45°熔接起偏器，所述第一条型光波导元件0°粘接第二根定轴光纤并通过所述第二根定轴光纤连接第一光纤延迟环，所述第二条型光波导元件0°粘接第三根定轴光纤并通过所述第三根定轴光纤连接第二光纤延迟环。还包括信号放大电路，所述光电探测器通过信号放大电路连接AD转换电路。所述AD转换电路包括第一AD转换电路和第二AD转换电路，所述第一AD转换电路和第二AD转换电路均连接光电探测器和数字信号处理单元。还包括信号放大电路，所述光电探测器通过信号放大电路分别连接第一AD转换电路和第二AD转换电路。本技术的技术效果如下：本技术提供的Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，包括铌酸锂晶体、Y型光波导元件、第一条型光波导元件、第二条型光波导元件和电极元件，将Y型光波导元件、第一条型光波导元件和第二条型光波导元件采用钛扩散工艺均设置在铌酸锂晶体上，提高集成度，Y型光波导元件上没有设置电极元件故Y型光波导元件的结构仅仅起到对光波的分束和合束的作用，电极元件设置在第一条型光波导元件和第二条型光波导元件上，各条型光波导元件和各自设置的一对电极在铌酸锂晶体上均可形成条型Ti扩散相位调制器，故共形成两块条型Ti扩散相位调制器，各自配备电极、独立进行相位调制。本技术Y型Ti扩散LiNbO3相位调制器的设计方案，在LiNbO3晶体材料的衬底上，一起制作出Y型光波导元件和两块Ti扩散相位调制器的结构，一只Y型Ti扩散LiNbO3相位调制器可以实现两只条型Ti扩散LiNbO3相位调制器的功能，采用钛扩散工艺在铌酸锂晶体上制作相位调制器，即Y型光波导元件、第一条型光波导元件和第二条型光波导元件设置在铌酸锂晶体上时是采用钛扩散工艺，而不是质子交换工艺或其它工艺手段，这样在Y型光波导元件中的光具有两个偏振态，再分束到两条型光波导元件中的光也均具有两个偏振态，因此均可独立形成干涉条纹，为采样两路独立数据提供了基础，两路独立数据之间无关联，在应用时如果一路传感元件坏掉，对另一路传感元件无影响。该Y型钛扩散铌酸锂相位调制器在应用时可设置在一条光路上并且连接两路DA转换电路进而形成两个闭合回路，节省光纤电流互感器的光路中的很多光学器件，为光纤电流互感器的双重化应用提供了保证，从而达到多合一、降成本的目的。Y型光波导元件与两块Ti扩散相位调制器三个器件制作在一块LiNbO3晶体上，解决了现有的条型Ti扩散LiNbO3相位调制器在独立的光纤电流互感器单独使用导致成本高从而阻碍光纤电流互感器满足双重化要求的推广应用的问题，提高集成度，节省了成本，降低了工艺难度，保证了可靠性。本技术还涉及一种采用上述Y型钛扩散铌酸锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，其特征在于，包括铌酸锂晶体、Y型光波导元件、第一条型光波导元件、第二条型光波导元件和电极元件，所述Y型光波导元件、第一条型光波导元件和第二条型光波导元件采用钛扩散工艺均设置在铌酸锂晶体上，所述第一条型光波导元件连接Y型光波导元件的一个分束端，所述第二条型光波导元件连接Y型光波导元件的另一分束端，所述电极元件包括设置在第一条型光波导元件上的第一地电极和第一调制电极以及设置在第二条型光波导元件上的第二地电极和第二调制电极。

【技术特征摘要】
1.一种Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，其特征在于，包括铌酸锂晶体、Y型光波导元件、第一条型光波导元件、第二条型光波导元件和电极元件，所述Y型光波导元件、第一条型光波导元件和第二条型光波导元件采用钛扩散工艺均设置在铌酸锂晶体上，所述第一条型光波导元件连接Y型光波导元件的一个分束端，所述第二条型光波导元件连接Y型光波导元件的另一分束端，所述电极元件包括设置在第一条型光波导元件上的第一地电极和第一调制电极以及设置在第二条型光波导元件上的第二地电极和第二调制电极。2.根据权利要求1所述的Y型钛扩散铌酸锂相位调制器，其特征在于，所述第一条型光波导元件0°对轴熔接Y型光波导元件的一个分束端，所述第二条型光波导元件0°或90°对轴熔接Y型光波导元件的另一分束端。3.一种光纤电流互感器，其特征在于，采用权利要求1或2所述的Y型钛扩散铌酸锂相位调制器。4.根据权利要求3所述的光纤电流互感器，其特征在于，还包括光源、分光器件、起偏器、第一光纤延迟环、第一传感元件、第二光纤延迟环、第二传感元件、AD转换电路、数字信号处理单元、第一DA转换电路和第二DA转换电路，所述光源、分光器件和起偏器依次连接，所述Y型光波导元件的合束端连接起偏器，所述第一条型光波导元件依次连接第一光纤延迟环和第一传感元件，所述第二条型光波导元件依次连接第二光纤延迟环和第二传感元件，所述分光器件还依次连接光电探测器、AD转换电路和数字信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永兵，徐知芳，梁冰，刘东伟，
申请(专利权)人：马鞍山万兆科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34