非功能型光纤电压光电开关传感器是以电光晶体的线性电光效应来感测电压的,按调制方式分偏振态调制型电压光电开关传感器和相位调制型电压光电开关传感器两类,按调制器件可分为体调制型电压光电开关传感器和以波导调制器为基础的面调制型电压光电开关传感器。
体调制型电压光电开关传感器它是利用线偏振光在通过外电场作用的电光晶体时,产生线性双折射,双折射引起的相位差与外电压V成正比。
体调制型电压光电开关传感器按外加电场与通光方向的关系可分为横向调制方式和纵向调制方式两种,当通光方向与电场方向垂直时为横向调制,一致时为纵向调制。以光源和探测器在电光晶体两侧还是同一侧可分为透射式与反射式两种,在两侧的为透射式,同一侧的为反射式。目前研究较多的为横向透射式结构。
面调制型电压光电开关传感器采用相位调制技术,利用集成波导干涉的方法来实现对相位的检测,常用的集成波导干涉型传感器为集成波导马赫泽德干涉型光电开关传感器和集成波导模干涉型光电开关传感器。
集成波导马赫泽德干涉型光电开关传感器其测量原理为:入射光在入射波导处被分成两束,分别沿马赫泽德干涉型光电开关传感器的两臂传输,当电压加到调制器的金属电极上时,加到传感器两臂 上的电场方向相反,由于推挽效应,使得传感器一臂上传输常数增加,而另一臂中的光传输常数减小相同大小。
与保偏光纤类似,集成波导模干涉型光电开关传感器中只存在基模,到波导调制器上时,电光晶体的光折射率随外电场改变,引起波导中TE\TM的相速向相反方向变化,波导输出的偏振态变成椭圆偏振态,调整检测保偏光纤的取向,可以获得干涉的归一化输出发光强度。
面调制型光纤电压光电开关传感器的优点是体积小、质量轻,但由于其固有的特点,其线性动态测量范围低,用于高压测量还有一定的困难。 |