反射式小型光学电场传感器

摘要

为了同时实现对直流电场、交变电场和瞬态电场的测量,通过琼斯矩阵计算,建立基于泡克尔效应的反射式光学电场传感探头的理论传感模型,分析铌酸锂晶体长度、晶体切型、温度以及封装应力对探头传感性能的影响.制备尺寸Φ5 mm×80 mm,理论电场测量范围为±439.2 kV/m的反射式小型光学电场传感探头,搭建相关的电场传感系统并表征传感探头在10～5000 Hz交变电场、直流场、8.2～12.4 GHz高频微波场下的传感性能.实验结果表明,该光学电场传感器在直流-12.4 GHz电场频率范围内具有较好的电场响应,在无外加电场时长时间内信号漂移量小于0.08‰,分辨力至少为3 V/m,实际可测量范围为10-3～102 kV/m,有望应用于高功率微波探测和电力系统领域的直流、ms级及ns级暂态电场监测.