Y切Z传LiNbO3基底直波导光学电压传感器：工频高压测量新方法

"用于测量工频高电压的直波导电压传感器" 本文介绍了一种创新的光学电压传感器，该传感器特别设计用于测量工频（交流50/60Hz）高电压。这种传感器的核心是Y切Z传钛扩散LiNbO3（铌酸锂）基底的直波导，它是一种集成光学元件，具有Pockels效应。Pockels效应是指某些晶体在电场作用下，其光折射率会发生即时变化，从而导致光波相位的改变。在本传感器中，通过精确调控直波导的固有相位差接近π/2，使得在不需额外1/4波片的情况下，能够实现对工频电压的线性响应。 传感器的设计考虑了实际应用中的便利性和稳定性。由于直波导能直接耦合到光纤，整个系统采用光纤连接，这显著减小了光路占用的空间，同时增强了光信号传输的稳定性，避免了外部环境对光路的干扰。文章详细分析了传感器的工作原理，探讨了其输入和输出特性，验证了其在100伏特到3000伏特工频电压范围内的测量能力。 此外，作者还初步研究了传感器的温度特性。在-40℃到60℃的宽温范围内，传感器的变比误差达到了5.29%。虽然这个误差值相对于某些精密测量应用可能较高，但在工频高电压测量的场景下，仍具备一定的实用价值。 根据理论计算和实验数据，该直波导电压传感器被证明适用于工频高电压的实时监测，尤其在电力系统、高压设备的绝缘检测以及电力安全监控等领域有着潜在的应用前景。光学电压传感器因其非接触、抗电磁干扰、响应速度快等优点，相比于传统的电气测量方法，提供了更为可靠和安全的解决方案。 关键词：光学器件；集成光学；光学电压传感器；Y切LiNbO3波导；工频电压 中图分类号：TM451 文献标识码：A doi:10.3788/LOP51.022301 这项研究为工频高电压测量领域提供了一种新的技术途径，对于提升电力系统的监测效率和安全性具有重要意义。