摘要 带有永磁薄膜的石榴石是光学电流互感器的灵敏元件。文中介绍了带有永磁薄膜的石榴石和未带膜的石榴石别离在单片机的操控下旋转，旋转的过程中一起调查和记载DOP的值，而DOP(偏振度)是光束中偏振部分的光强度和整个光强度之比。试验得出：无镀膜的石榴石对入射激光的偏振性没有影响，但带有薄膜的石榴石不只可调制入射光的偏振特性，且调制的DOP值域规模相对于光经过无序介质等办法更大，研讨成果为石榴石型光电式电流互感器的丈量精度及结构改善供给了理论根底。
电流互感器是电力体系完成自动检测和操控的重要环节。可是跟着智能电网的开展和遍及，电网的电压等级和容量不断提高，现有的传统电磁式电流互感器逐步暴露出缺乏。因而新式电流互感器的研讨与开发火烧眉毛。光电式电流互感器是以法拉第效应为根底，直接对大电流进行测验的器材。与传统电磁式电流互感器比较具有结构简略、造价低、体积小、重量轻、运送和装置便利等长处。光电式电流互感器原理略有不同，但总的来看，限制其开展的首要问题仍是磁光介质的特性。光纤偏振调制技能可用于温度、压力、振荡、机械形变、电流和电场等检测，首要应用于强电流检测。
本文在一种石榴石型光电式电流互感器的规划根底上，剖析和评论了石榴石介质和永磁薄膜(Ta(50 nm)/Nd2Fe14B(500 nm)/Ta(50nm)，Ta(50 nm)/Nd2Fe14B(1000 nm)/Ta(50 nm)grooved films)的光学偏振特性，详细研讨了带有不同厚度条状永磁薄膜的石榴石的偏振特性，并对得到的数据进行收拾剖析得出结论。试验标明，经过旋转石榴石样品样品，不只可调制DOP(偏振度)，且其值域规模比较传统办法更大。
1 偏振调制原理和单片机操控原理
1.1 偏振调制原理
当光束穿过一种前言时，反射光(R)，透射光(T)，吸收光(A)和散射光(Sc)的联系是
Sc=1-T-R-A (1)
石榴石的斯托克斯矢量：DOP，DOLP，DOCP，可由以下公式得到
其间，S0表明光波的总光强;S1给出光波水平方向线偏振重量与笔直方向线偏振重量的光强差;S2表明光波+π/4方向线偏振重量与-π/4方向线偏振重量的光强差;S3表明光波右旋圆偏振重量与左旋圆偏振重量的光强差。DOLP是线性偏振光强度和总光强度之比，DOCP是圆偏振光强度和总光强度之比。当出射光的DOP小于入射光时，具有偏振调制条件。激光与带有薄膜的石榴石效果，线偏振光比圆偏振光增加量的减小，则散射效应就可改动光的偏振特性。
文中可凭借Mueller矩阵来表明光束的偏振特性，使用Mueller矩阵可将入射光的斯托克斯矢量与出射光的斯托克斯矢量联系起来。当激光束与带有薄膜的石榴石相互效果后，出射光的斯托克斯矢量可表明为
这儿，β是背向散射系数;d是去极化散射介质，其值的规模是0～1。
1.2 单片机操控旋转原理
本文经过单片机操控夹具的旋转来完成带有薄膜的石榴石样品的旋转。如图1所示，旋转部分首要由单片机、步进电机和可旋转夹具构成。偏振调制体系选用89C52单片机操控，键盘和液晶显现器与单片机的IO口相连，键盘用于输入需求旋转的视点，液晶显现屏可显现输入和已旋转的视点。步进电机具有优异的起停和回转呼应，每一步精度都在3%～5%，且不会将上一步的差错堆集到下一步，有较好的方位精度，因而可完成视点和速度的准确操控。步进电机与单片机的IO口相连接，单片机依据输入视点操控步进电机旋转的视点，从而带动夹具以设定的视点准确旋转。
2 体系结构规划
单片机操控的光学电流互感器偏振调制体系结构如图2所示，体系首要由激光、透镜、可旋转的夹具(带薄膜的石榴石样品固定在夹具中)、偏振仪、核算机和单片机组成。光源，透镜，可旋转的夹具，偏振仪固定在同一条直线导轨上。偏振调制体系结构的光源是中心波长为1 550 nm的接连激光，功率为18 mW。互感器的灵敏元件石榴石样品是以0.39 mm×3 mm×3 mm石榴石资料为衬底，经过磁控溅射的办法在其外表镀一层永磁薄膜，条状薄膜的宽度和问距均为200μm，最终对其进行充磁，样品示意图如图3所示。
试验前，调理样品旋转找到DOP的最小值并记载为0°值。样品在单片机的操控下以设定的视点旋转，入射光与样品效果后出射，经由TXP偏振计进入核算机。经过核算上的TXP Polarimeter软件来调查并记载S1，S2，S3及DOP值。
3 试验与成果剖析
单片机操控的光学电流互感器偏振调制试验是在室温条件下进行。该测验选用3种试验样品，别离是无薄膜石榴石，薄膜厚度为500 nm和薄膜厚度为1 000 nm的石榴石。确认试验所需的0°值后，设定单片机操控的步进电机每次旋转视点是5°。样品在单片机操控下，每旋转5°记载一组数据包含S1，S2，S3，DOP。经过Origin处理记载的数据后，别离得到无薄膜石榴石，薄膜厚度为500 nm和薄膜厚度为1 000 nm的石榴石样品的S1，S2，S3和DOP与旋转视点的联系曲线，如图4所示。
如图4所示，当样品是无膜石榴石时，跟着样品的旋转，S1，S2，S3，DOP值根本坚持不变，这意味着无膜石榴石不能调制入射光的DOP。当样品是膜厚500 nm和1 000 nm石榴石时，跟着视点改动，两者的DOP均产生了明显改动，当旋转到70°时，二者的DOP均到达最大值。其间，500 nm样品的DOP从0.27改动到了0.94，1 000 nm样品的DOP从0.16改动到了0.88。由式(3)～式(5)核算得到500 nm样品的DOLP从0.883 75升到0_989 95，DOCP从0.467 95降到0.141 36。1 000 nm样品的DOLP从0。902 68升到0.999 92，DOCP从0.430 14降到0.012 25。结合式(6)～式(7)可剖析得出散射矩阵调制圆偏振光比线偏振光要多，因而经过旋转镀膜石榴石样品，当入射光与样品效果后，出射光的DOP可产生改动。
4 结束语
针对光学电流互感器磁光介质偏振性的研讨，提出了一种用单片机操控样品旋转来调制入射光束DOP的办法。试验成果标明，经过旋转镀膜石榴石样品，不只可调制入射光的偏振特性，且调制的DOP值域规模相对于光经过无序介质等办法更大，屡次试验证明了、该办法的可行性和有效性。研讨成果标明，电式电流互感器的丈量精度及结构改善供给了理论根底。
